JP4368928B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、プラントとしての内燃機関の内部変数の挙動を模擬化した模擬値と、内部変数の挙動を反映する検出値との関係を定義したモデルを用いることにより、内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine that controls an internal combustion engine by using a model that defines a relationship between a simulated value that simulates the behavior of an internal variable of the internal combustion engine as a plant and a detected value that reflects the behavior of the internal variable. The present invention relates to a control device.
近年、車両用の内燃機関においては、社会的な要請に起因して、良好な排気ガス特性すなわち良好な触媒浄化率を確保することが要求されている。一方、複数の気筒を有する内燃機関では、EGR装置、蒸発燃料処理装置およびインジェクタなどの不具合に起因して、複数の気筒に供給される混合気の空燃比が気筒間でばらつくことがあり、その場合には、触媒浄化率の低下を招くおそれがある。これを防止するための内燃機関の制御装置として、最適制御理論によるオブザーバを適用することにより、複数の気筒間の空燃比のばらつきを補正する内燃機関の空燃比制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この空燃比制御装置は、内燃機関の排気管の集合部に設けられ、排気ガス中の空燃比を検出するLAFセンサと、このLAFセンサの検出信号(検出空燃比)が入力される制御ユニットと、内燃機関の吸気管のインテークマニホールドに気筒毎に設けられ、制御ユニットに接続されたインジェクタなどを備えている。 In recent years, internal combustion engines for vehicles have been required to ensure good exhaust gas characteristics, that is, good catalyst purification rate, due to social demands. On the other hand, in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the plurality of cylinders may vary among the cylinders due to problems such as the EGR device, the evaporated fuel processing device, and the injector. In some cases, the catalyst purification rate may be reduced. As an internal combustion engine control device for preventing this, an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that corrects variations in the air-fuel ratio among a plurality of cylinders by applying an observer based on an optimal control theory is known (for example, , See Patent Document 1). This air-fuel ratio control device is provided in a collective portion of an exhaust pipe of an internal combustion engine, and includes a LAF sensor that detects an air-fuel ratio in exhaust gas, and a control unit to which a detection signal (detected air-fuel ratio) of this LAF sensor is input. An intake manifold of an intake pipe of an internal combustion engine is provided for each cylinder, and includes an injector connected to a control unit.
この制御ユニットでは、LAFセンサの検出空燃比に基づき、各インジェクタの燃料噴射量である気筒毎燃料噴射量を、以下のようにオブザーバおよびPID制御を用いて算出することにより、複数の気筒から排出される排気ガスの空燃比、すなわち複数の気筒に供給される混合気の空燃比における気筒間のばらつきが補正される。 In this control unit, based on the air-fuel ratio detected by the LAF sensor, the fuel injection amount for each cylinder, which is the fuel injection amount of each injector, is calculated using the observer and PID control as follows, and discharged from a plurality of cylinders. Variation among the cylinders in the air-fuel ratio of the exhaust gas to be discharged, that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the plurality of cylinders is corrected.
すなわち、制御ユニットは、内燃機関の運転状態に応じて、基本噴射量を算出し、これに各種の補正係数を乗算することにより、出力噴射量を算出する。次いで、後述するように、オブザーバにより気筒毎の推定空燃比を推定し、PID制御により、気筒毎の推定空燃比に基づいて気筒毎フィードバック補正係数をそれぞれ算出し、これらの気筒毎フィードバック補正係数を出力噴射量に乗算することにより、気筒毎燃料噴射量がそれぞれ算出される。 That is, the control unit calculates the basic injection amount according to the operating state of the internal combustion engine, and calculates the output injection amount by multiplying the basic injection amount by various correction coefficients. Next, as will be described later, the estimated air-fuel ratio for each cylinder is estimated by an observer, and the cylinder-by-cylinder feedback correction coefficient is calculated based on the estimated air-fuel ratio for each cylinder by PID control. By multiplying the output injection amount, the fuel injection amount for each cylinder is calculated.
また、上記オブザーバでは、気筒毎の推定空燃比が最適制御理論に基づいて推定される。具体的には、気筒毎の燃空比および集合部(LAFセンサの取り付け部)の燃空比の関係を表す離散時間系のモデルを用いることにより、気筒毎の推定空燃比が算出される。さらに、前記PID制御では、集合部空燃比すなわち検出空燃比をフィードバック補正係数の前回値の平均値で除算した値を目標値とし、この目標値とオブザーバにより推定された気筒毎の推定空燃比との偏差が値0に収束するように、気筒毎のフィードバック補正係数が算出される。 In the observer, the estimated air-fuel ratio for each cylinder is estimated based on the optimal control theory. Specifically, the estimated air-fuel ratio for each cylinder is calculated by using a discrete time system model that represents the relationship between the fuel-air ratio for each cylinder and the fuel-air ratio of the collecting portion (LAF sensor mounting portion). Further, in the PID control, a value obtained by dividing the collective part air-fuel ratio, that is, the detected air-fuel ratio by the average value of the previous values of the feedback correction coefficients is set as a target value, and this target value and the estimated air-fuel ratio for each cylinder estimated by the observer are The feedback correction coefficient for each cylinder is calculated so that the deviation of.
さらに、他の空燃比制御装置として、複数の気筒における吸入空気量を気筒毎に推定した推定吸入空気量と、上記と同様のオブザーバにより気筒毎に推定した推定空燃比とに基づいて、燃料噴射量を気筒毎に算出するものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, as another air-fuel ratio control device, fuel injection is performed based on an estimated intake air amount estimated for each cylinder for an intake air amount in a plurality of cylinders and an estimated air-fuel ratio estimated for each cylinder by an observer similar to the above. One that calculates the amount for each cylinder is known (for example, see Patent Document 2).
具体的には、この空燃比制御装置では、エンジン回転数および吸気管内圧に応じてマップを検索することにより、目標吸入燃料量が算出される。また、内燃機関の吸気系に流体力学モデルを適用することにより、推定吸入空気量が気筒毎に算出され、前述したオブザーバにより推定空燃比が気筒毎に算出される。さらに、推定吸入空気量を推定空燃比で除算することにより、推定吸入燃料量が気筒毎に算出され、適応制御器により、推定吸入燃料量が目標吸入燃料量に一致するように、最終的な燃料噴射量が算出される。 Specifically, in this air-fuel ratio control device, the target intake fuel amount is calculated by searching a map according to the engine speed and the intake pipe internal pressure. Further, by applying a hydrodynamic model to the intake system of the internal combustion engine, the estimated intake air amount is calculated for each cylinder, and the estimated air-fuel ratio is calculated for each cylinder by the above-described observer. Further, by dividing the estimated intake air amount by the estimated air-fuel ratio, the estimated intake fuel amount is calculated for each cylinder, and the adaptive controller determines the final value so that the estimated intake fuel amount matches the target intake fuel amount. A fuel injection amount is calculated.
近年、内燃機関では、前述した良好な触媒浄化率の確保要求とは別に、高出力・高トルク化が要求されており、これを達成するために、排気系レイアウトを複雑な形状(例えばエキゾーストマニホールドの排気通路が4→2→1とその数を漸減しながら集合するような形状)とすることで、排気抵抗や排気干渉を減らす手法が知られている。しかし、そのような排気系レイアウトを有する内燃機関に、前者の空燃比制御装置を適用した場合、従来の最適制御理論では、オブザーバが成立しなくなるため、気筒間の空燃比のばらつきを適切に補正することができず、触媒浄化率の低下を招くおそれがある。これは、従来の最適制御理論では、想定モデルおよび最適制御理論自体において、モデル化誤差およびモデルの動特性変化が考慮されていないため、オブザーバの安定余裕が小さく、ロバスト性が低いので、燃料付着などに起因するLAFセンサの検出空燃比における各気筒の排気ガスの寄与度の変化、LAFセンサの応答ばらつきおよびLAFセンサの経年変化に対して安定性が不十分であることによる。 In recent years, an internal combustion engine has been required to have a high output and a high torque in addition to the above-described requirement for ensuring a good catalyst purification rate. To achieve this, the exhaust system layout has a complicated shape (for example, an exhaust manifold). The exhaust passage has a shape of 4 → 2 → 1 and gathers while gradually decreasing the number of the exhaust passages, and a method of reducing exhaust resistance and exhaust interference is known. However, when the former air-fuel ratio control device is applied to an internal combustion engine with such an exhaust system layout, the conventional optimal control theory does not hold an observer, so the variation in air-fuel ratio between cylinders is corrected appropriately. This may not be possible and may lead to a decrease in the catalyst purification rate. This is because, in the conventional optimal control theory, the assumption model and the optimal control theory itself do not take into account the modeling error and the dynamic characteristics of the model, so the observer's stability margin is small and the robustness is low. This is due to insufficient stability against changes in the contribution of exhaust gas in each cylinder at the detected air-fuel ratio of the LAF sensor, variations in response of the LAF sensor, and aging of the LAF sensor.
また、後者の空燃比制御装置においても、前者と同様のオブザーバを用いているため、前述した理由によりオブザーバが成立しなくなることがあり、その場合には、燃料噴射量を気筒毎に適切に算出できなくなることで、触媒浄化率の低下を招くおそれがある。さらに、多気筒式内燃機関では、吸入空気量も気筒間でばらつきを生じるのが一般的であるのに対して、後者の空燃比制御装置では、この吸入空気量のばらつきの補正が考慮されておらず、流体力学モデルを適用することにより、吸入空気量を気筒毎に推定しているに過ぎない。そのため、気筒間の吸入空気量のばらつきを適切に補正することができず、気筒間の空燃比のばらつきを招くことで、触媒浄化率がさらに低下するおそれがある。 Also, the latter air-fuel ratio control device uses the same observer as the former, so the observer may not be established for the reasons described above. In this case, the fuel injection amount is calculated appropriately for each cylinder. If it becomes impossible, the catalyst purification rate may be reduced. Further, in a multi-cylinder internal combustion engine, the intake air amount generally varies among cylinders, whereas in the latter air-fuel ratio control device, the correction of the variation in intake air amount is taken into consideration. However, the intake air amount is merely estimated for each cylinder by applying the hydrodynamic model. Therefore, variation in intake air amount between cylinders cannot be corrected appropriately, and variation in air-fuel ratio between cylinders may result in further reduction in the catalyst purification rate.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、安定余裕が大きく、ロバスト性の高い制御を実現できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that has a large stability margin and can realize highly robust control.
上記目的を達成するために、請求項1に係る内燃機関3の制御装置1は、内燃機関3の排気通路(集合部7j)に設けられ、排気通路内の排気ガスの空燃比を表す空燃比検出値(検出空燃比KACT)を検出する空燃比検出手段(LAFセンサ14)と、内燃機関3の気筒(1〜4番気筒#1〜4)に供給される燃料量(基本燃料噴射量TIBS)を決定する燃料量決定手段(ECU2、基本燃料噴射量算出部20)と、気筒から排出された排気ガスの空燃比の、内燃機関3のクランク角に対応する挙動を予め仮定した所定の模擬値KACT_OSを、クランク角に基づいて生成する模擬値生成手段(ECU2、適応オブザーバ31)と、空燃比検出値の推定値KACT_ESTを、推定値と模擬値との関係を定義したモデル[式(2)]に基づいて推定する推定手段(ECU2、適応オブザーバ31)と、推定された推定値が検出された空燃比検出値に一致するように、検出された空燃比検出値および生成された模擬値に応じて、モデルのモデルパラメータ(空燃比ばらつき係数Φ)をオンボードで同定する同定手段(ECU2、適応オブザーバ31、ステップ8)と、同定されたモデルパラメータを用いて、燃料量を補正するための第1補正値(空燃比ばらつき補正係数KOBSV)を算出する第1補正値算出手段(ECU2、空燃比ばらつき補正係数算出部32、ステップ9)と、算出された第1補正値を用いて、燃料量を補正する第1燃料量補正手段(ECU2、第1空燃比コントローラ30、ステップ11)と、を備えることを特徴とする。
この内燃機関の制御装置によれば、排気通路内の排気ガスの空燃比を表す空燃比検出値が検出され、この空燃比検出値の推定値が、これと、気筒から排出された排気ガスの空燃比の、内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した所定の模擬値との関係を定義したモデルを用いることにより推定され、この推定値が空燃比検出値に一致するように、空燃比検出値および模擬値に応じて、モデルのモデルパラメータがオンボードで同定される。このように、推定値が空燃比検出値に一致するように、モデルパラメータがオンボードで同定されるので、このモデルパラメータを、気筒から排出された排気ガス中の空燃比の実際の挙動が適切かつリアルタイムに反映された値として同定することができる。したがって、そのようなモデルパラメータの同定値を用いて第1補正値を算出し、この第1補正値を用いて、燃料量を補正することにより、燃料量を精度よく算出することができ、空燃比の制御精度を向上させることができる。
In order to achieve the above object, a
According to the control device for an internal combustion engine, an air-fuel ratio detection value representing an air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage is detected, and an estimated value of the air-fuel ratio detection value is calculated from this and the exhaust gas discharged from the cylinder. The air-fuel ratio is estimated by using a model that defines the relationship between the behavior corresponding to the crank angle of the internal combustion engine and a predetermined simulated value that is preliminarily assumed, and the estimated value matches the air-fuel ratio detection value. The model parameters of the model are identified onboard according to the detected fuel ratio and the simulated value. Thus, since the model parameter is identified on-board so that the estimated value matches the air-fuel ratio detection value, the actual behavior of the air-fuel ratio in the exhaust gas exhausted from the cylinder is determined appropriately. And it can identify as a value reflected in real time. Therefore, by calculating the first correction value using the identification value of such a model parameter and correcting the fuel amount using the first correction value, the fuel amount can be calculated with high accuracy, and the empty value can be calculated. The control accuracy of the fuel ratio can be improved.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1において、気筒は複数の気筒(1〜4番気筒#1〜4)で構成され、排気通路は、複数の気筒からそれぞれ延びる複数の排気通路(排気管部7c〜7f)と、複数の排気通路が集合した1つの排気通路(集合部7j)とで構成され、空燃比検出手段は、1つの排気通路(集合部7j)に設けられており、燃料量決定手段は、燃料量を、複数の気筒の各々に供給される燃料量として決定し、模擬値生成手段は、模擬値として、複数の気筒から排出された排気ガスの空燃比の、内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した複数の模擬値KACT_OSAccording to a second aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、空燃比検出値の推定値が検出された空燃比検出値に一致するように、複数のモデルパラメータがオンボードで同定されるので、複数のモデルパラメータを、複数の気筒から排出された排気ガス中の空燃比の実際の挙動、すなわち気筒間の空燃比のばらつきが反映された値として、同定することができる。したがって、そのような複数のモデルパラメータの同定値に応じて算出した第1補正値に応じて、燃料量を気筒毎に補正することにより、気筒間の空燃比のばらつきを適切に補正することができる。また、複数のモデルパラメータがオンボードで同定されるので、第1補正値を、リアルタイムで同定されたモデルパラメータに基づいて算出することができる。それにより、各気筒での燃料付着による空燃比検出値への各気筒の寄与度の変化、空燃比検出手段における応答ばらつき、および空燃比検出手段の経年変化などによって、制御対象の動特性が変化したときでも、従来と異なり、制御対象の動特性の変化をモデルに反映させながら、複数の気筒間の空燃比のばらつきを補正(吸収)するように燃料量を補正することができる。その結果、この制御装置を、複雑な排気レイアウトを有する内燃機関に適用した場合でも、気筒間の空燃比のばらつきを適切かつ迅速に補正することができ、空燃比を精度良く制御できる。すなわち、安定余裕が大きく、ロバスト性の高い空燃比制御を実現することができる。これに加えて、第2補正値算出手段により、検出された空燃比検出値を所定の目標値に収束させるように、各気筒に供給される燃料量を補正するための第2補正値が算出され、第2燃料量補正手段により、この第2補正値に応じて、各気筒に供給される燃料量が補正されるとともに、第1補正値算出手段により、同定された複数のモデルパラメータが同定された複数のモデルパラメータの平均値に収束するように、第1補正値が気筒毎に算出される。このように、第1補正値が、複数のモデルパラメータの同定値がこれらの同定値の平均値に収束するように算出されるので、複数の気筒間の空燃比のばらつきを補正することができ、それにより、空燃比検出値を所定の目標値に収束させるための制御処理と、気筒間の空燃比のばらつきを補正するための制御処理とが互いに干渉し合うのを回避することができ、空燃比制御の安定性を確保できる。According to the control device for the internal combustion engine, the plurality of model parameters are identified on-board so that the estimated value of the air-fuel ratio detection value matches the detected air-fuel ratio detection value. It can be identified as a value reflecting the actual behavior of the air-fuel ratio in the exhaust gas discharged from a plurality of cylinders, that is, the variation in the air-fuel ratio among the cylinders. Therefore, by correcting the fuel amount for each cylinder according to the first correction value calculated according to the identification values of the plurality of model parameters, it is possible to appropriately correct the variation in the air-fuel ratio between the cylinders. it can. Moreover, since a plurality of model parameters are identified on-board, the first correction value can be calculated based on the model parameters identified in real time. As a result, the dynamic characteristics of the controlled object change due to changes in the contribution of each cylinder to the air-fuel ratio detection value due to fuel adhesion in each cylinder, response variations in the air-fuel ratio detection means, and changes over time in the air-fuel ratio detection means, etc. Even when this is done, the fuel amount can be corrected so as to correct (absorb) the variation in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders while reflecting the change in the dynamic characteristics of the controlled object in the model, unlike the conventional case. As a result, even when this control device is applied to an internal combustion engine having a complicated exhaust layout, variations in air-fuel ratio among cylinders can be corrected appropriately and quickly, and the air-fuel ratio can be controlled with high accuracy. That is, air-fuel ratio control with a large stability margin and high robustness can be realized. In addition, a second correction value for correcting the amount of fuel supplied to each cylinder is calculated by the second correction value calculation means so that the detected air-fuel ratio detection value converges to a predetermined target value. The fuel amount supplied to each cylinder is corrected by the second fuel amount correcting means in accordance with the second correction value, and the identified plurality of model parameters are identified by the first correction value calculating means. The first correction value is calculated for each cylinder so as to converge to the average value of the plurality of model parameters. In this way, the first correction value is calculated so that the identification values of the plurality of model parameters converge to the average value of these identification values, so that variations in the air-fuel ratio among the plurality of cylinders can be corrected. Thus, it is possible to avoid the control processing for converging the air-fuel ratio detection value to a predetermined target value and the control processing for correcting the variation in the air-fuel ratio between the cylinders from interfering with each other, The stability of air-fuel ratio control can be ensured.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の内燃機関3の制御装置1において、逐次型統計アルゴリズム[式(15)〜(21)]を用いることにより、第1補正値の学習補正値KOBSV_LSAccording to a third aspect of the present invention, in the
ここで、同定演算アルゴリズムとしては、最小2乗法が一般的であるけれども、この最小2乗法による同定演算では、演算用の各種のデータを所定数、収集した後、それらのデータに基づいて一括演算が行われるため、空燃比制御の開始時には、データの収集が終了するまでの間、モデルパラメータの同定が実行されないので、その間、モデルパラメータの同定値に応じて第1補正値を算出できないことで、空燃比制御の制御性が低下するおそれがある。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、第1補正値の学習補正値が、逐次型統計アルゴリズムにより算出されるので、空燃比制御の開始時でも、制御サイクル毎に算出された学習補正値により、第1補正値を補正することができる。したがって、例えば、第1補正値の初期値を予め設定しておくことによって、空燃比制御の開始時、モデルパラメータの同定が開始されるまでの間でも、制御サイクル毎に算出された学習補正値により、第1補正値を常に補正することができ、空燃比制御の開始時における制御性を向上させることができる。Here, as an identification calculation algorithm, the least square method is generally used. However, in the identification calculation by the least square method, a predetermined number of various data for calculation are collected, and then a batch calculation is performed based on the collected data. Therefore, at the start of the air-fuel ratio control, the identification of the model parameter is not executed until the data collection is completed, and during this time, the first correction value cannot be calculated according to the identification value of the model parameter. As a result, the controllability of the air-fuel ratio control may be reduced. On the other hand, according to the control device for the internal combustion engine, the learning correction value of the first correction value is calculated by the sequential statistical algorithm, so that it is calculated for each control cycle even at the start of the air-fuel ratio control. The first correction value can be corrected by the learning correction value. Therefore, for example, by setting the initial value of the first correction value in advance, the learning correction value calculated for each control cycle can be obtained at the start of air-fuel ratio control and until the identification of the model parameter is started. Thus, the first correction value can always be corrected, and the controllability at the start of air-fuel ratio control can be improved.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の内燃機関3の制御装置1において、内燃機関3の運転状態を表す運転状態パラメータ(排気ガスボリュームESV)を検出する運転状態パラメータ検出手段(ECU2、吸気管内絶対圧センサ11、クランク角センサ13)をさらに備え、学習補正値算出手段は、学習補正値KOBSV_LSAccording to a fourth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、第1補正値の学習補正値が、これを従属変数としかつ検出された運転状態パラメータを独立変数とする回帰式により算出されるとともに、回帰式の回帰係数および定数項が逐次型統計アルゴリズムにより算出されるので、内燃機関が過渡運転状態などの急激に変化する運転状態にあることで、その影響により、空燃比が急変し、その推定が困難な場合でも、学習補正値を、各気筒の空燃比の実際の状態が適切に反映された値として算出することができる。その結果、空燃比制御の制御性をさらに向上させることができる。According to the control apparatus for an internal combustion engine, the learning correction value of the first correction value is calculated by a regression equation using the detected correction value as a dependent variable and the detected operating state parameter as an independent variable, and the regression coefficient of the regression equation And the constant term are calculated by a sequential statistical algorithm, so even if the internal combustion engine is in a rapidly changing operating state such as a transient operating state, the air-fuel ratio suddenly changes due to its influence, and its estimation is difficult. The learning correction value can be calculated as a value that appropriately reflects the actual state of the air-fuel ratio of each cylinder. As a result, the controllability of the air-fuel ratio control can be further improved.
請求項5に係る発明は、請求項2ないし4のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、第1補正値算出手段は、第1補正値(空燃比ばらつき補正係数KOBSVAccording to a fifth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、第1補正値算出手段により、第1補正値に含まれる補正値成分が、モデルパラメータと所定の目標値との偏差に基づいて算出されるので、モデルパラメータが所定の目標値に収束するように、燃料量を気筒毎に補正することができ、それにより、空燃比を、定常偏差を生じることなく所定の値に収束するように、気筒毎に制御することができる。According to the control device for the internal combustion engine, the correction value component included in the first correction value is calculated by the first correction value calculation unit based on the deviation between the model parameter and the predetermined target value. The fuel amount can be corrected for each cylinder so that the air-fuel ratio converges to a predetermined target value, whereby the air-fuel ratio is controlled for each cylinder so as to converge to the predetermined value without causing a steady-state deviation. be able to.
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の内燃機関3の制御装置1において、第1補正値算出手段は、第1補正値(空燃比ばらつき補正係数KOBSVAccording to a sixth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、第1補正値が、モデルパラメータと所定の目標値との偏差に基づいて決定される補正値成分に加えて、モデルパラメータに基づいて決定される他の補正値成分をさらに含んでいるので、モデルパラメータが所定の目標値に収束するように、燃料量を気筒毎に補正した場合、空燃比を、オーバーシュートや振動的挙動を生じることなく安定した状態で所定の値に収束するように、気筒毎に制御することができる。According to the control device for an internal combustion engine, in addition to the correction value component determined based on the deviation between the model parameter and the predetermined target value, the other correction determined based on the model parameter Since the value component is further included, when the fuel amount is corrected for each cylinder so that the model parameter converges to the predetermined target value, the air-fuel ratio remains stable without causing overshoot or vibrational behavior. Control can be performed for each cylinder so as to converge to a predetermined value.
請求項7に係る発明は、請求項2ないし5のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、第1補正値算出手段は、応答指定型制御アルゴリズム[式(47)〜(49)]により、モデルパラメータ(空燃比ばらつき係数Φ)に応じて第1補正値(空燃比ばらつき補正係数KOBSVAccording to a seventh aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、応答指定型制御アルゴリズムにより、第1補正値がモデルパラメータに応じて決定されるので、例えば、モデルパラメータが所定の目標値に収束するように、燃料量を気筒毎に補正することができ、それにより、空燃比を、オーバーシュートや振動的挙動を生じることなく安定した状態で所定の値に収束するように、気筒毎に制御することができる。According to the control device for an internal combustion engine, the first correction value is determined according to the model parameter by the response designation control algorithm. For example, the fuel amount is adjusted so that the model parameter converges to a predetermined target value. The correction can be performed for each cylinder, whereby the air-fuel ratio can be controlled for each cylinder so as to converge to a predetermined value in a stable state without causing overshoot or vibrational behavior.
請求項8に係る発明は、請求項2ないし7のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、同定手段は、固定ゲイン法[式(50)〜(57)]によりモデルパラメータ(空燃比ばらつき係数Φ)を同定することを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、モデルパラメータが固定ゲイン法により同定されるので、同定手段の演算負荷を低減することができる。それにより、第1補正値の演算時間を短縮することができるので、過渡運転状態などの各気筒の空燃比の変化速度が速いときでも、空燃比の挙動が適切に反映された値として、第1補正値を迅速かつ適切に気筒毎に算出することができる。また、固定ゲイン法として、モデルパラメータを、その基準値に所定の補正成分を加算することによって同定する手法を用いた場合には、この基準値の付近にモデルパラメータの同定値を拘束できるので、空燃比の変化速度の増大などに起因して、空燃比の実際の状態がモデルパラメータの同定値に不適切に反映されるのを回避でき、空燃比制御の安定性をさらに向上させることができる。According to the control device for the internal combustion engine, the model parameter is identified by the fixed gain method, so that the calculation load of the identification unit can be reduced. As a result, the calculation time of the first correction value can be shortened. Therefore, even when the change speed of the air-fuel ratio of each cylinder such as a transient operation state is fast, the value that appropriately reflects the behavior of the air-fuel ratio is One correction value can be calculated quickly and appropriately for each cylinder. In addition, when using a method for identifying a model parameter by adding a predetermined correction component to the reference value as a fixed gain method, the identification value of the model parameter can be constrained in the vicinity of the reference value. It can be avoided that the actual state of the air-fuel ratio is inappropriately reflected in the identification value of the model parameter due to an increase in the change rate of the air-fuel ratio, and the stability of the air-fuel ratio control can be further improved. .
請求項9に係る発明は、請求項4に記載の内燃機関3の制御装置1において、同定手段は、モデルパラメータ基準値(基準値ベクトルφbase)を検出された運転状態パラメータ(排気ガスボリュームESV)に応じて算出し、算出したモデルパラメータ基準値に所定の補正成分(補正項ベクトルdφ)を加算することにより、モデルパラメータ(空燃比ばらつき係数Φ)を同定することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、運転状態パラメータに応じて算出したモデルパラメータ基準値に所定の補正成分を加算することにより、モデルパラメータが同定されるので、このモデルパラメータ基準値の付近にモデルパラメータの同定値を拘束できることにより、内燃機関の運転状態の変動の影響により空燃比の変化速度が速いときでも、空燃比の挙動が適切に反映された値として、第1補正値を迅速かつ適切に気筒毎に算出することができ、制御の安定性をさらに向上させることができる。According to the control apparatus for an internal combustion engine, the model parameter is identified by adding a predetermined correction component to the model parameter reference value calculated according to the operating state parameter. Since the parameter identification value can be constrained, the first correction value can be quickly and appropriately set as a value that appropriately reflects the behavior of the air-fuel ratio even when the change speed of the air-fuel ratio is fast due to the influence of fluctuations in the operating state of the internal combustion engine. Therefore, the stability of the control can be further improved.
請求項10に係る発明は、請求項2ないし9のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、検出された空燃比検出値(検出空燃比KACT)を、所定の遅延時間(むだ時時間d)分、遅延する遅延手段(ECU2、適応オブザーバ31)をさらに備え、同定手段は、遅延された空燃比検出値および生成された複数の模擬値に応じて、モデルパラメータ(空燃比ばらつき係数Φ)を同定することを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the
一般に、内燃機関では、各気筒に供給された混合気が、燃焼した後、排気ガスとして排気通路の集合部またはその下流側まで到達するまでの間には、所定のむだ時間が存在する。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、モデルパラメータが、所定の遅延時間分、遅延された空燃比検出値、および複数の模擬値に応じて同定されるので、上記むだ時間を反映させながら、モデルパラメータを精度良く同定することができ、制御の安定性をより一層、向上させることができる。In general, in an internal combustion engine, a predetermined dead time exists between the time when the air-fuel mixture supplied to each cylinder reaches the collecting portion of the exhaust passage or the downstream side thereof as exhaust gas after combustion. On the other hand, according to the control device for the internal combustion engine, the model parameter is identified in accordance with the predetermined delay time, the delayed air-fuel ratio detection value, and the plurality of simulation values. While reflecting, it is possible to identify the model parameters with high accuracy, and to further improve the stability of the control.
請求項11に係る内燃機関3の制御装置1は、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を表す吸気量検出値(吸入空気量GAIR、吸気管内絶対圧PBA)を検出する吸気量検出手段(エアフローセンサ9、吸気管内絶対圧センサ11)と、内燃機関の気筒に供給される燃料量(基本燃料噴射量TIBS)を決定する燃料量決定手段(ECU2、基本燃料噴射量算出部20)と、気筒に吸入される吸入空気量の、内燃機関3のクランク角に対応する挙動を予め仮定した所定の模擬値GAIR_OSを、クランク角に基づいて生成する模擬値生成手段(ECU2、適応オブザーバ61)と、吸気量検出値の推定値GAIR_ESTを、推定値と複数の模擬値との関係を定義したモデル[式(59)]に基づいて推定する推定手段(ECU2、適応オブザーバ61)と、推定された推定値GAIR_ESTが検出された吸気量検出値(吸入空気量GAIR)に一致するように、検出された吸気量検出値および生成された模擬値に応じて、モデルのモデルパラメータ(吸気量ばらつき係数Ψ)をオンボードで同定する同定手段(ECU2、適応オブザーバ61、ステップ111)と、同定されたモデルパラメータを用いて、燃料量を補正するための第3補正値(吸気量ばらつき補正係数KICYL)を算出する第3補正値算出手段(ECU2、吸気量ばらつき補正係数算出部62、ステップ112)と、算出された第3補正値を用いて、燃料量を補正する第3燃料量補正手段(ECU2、第3空燃比コントローラ60、ステップ114)と、を備えることを特徴とする。The
この内燃機関の制御装置によれば、吸入空気量を表す吸気量検出値が検出され、この吸気量検出値の推定値が、これと、気筒に吸入される吸入空気量の、内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した所定の模擬値との関係を定義したモデルを用いることにより推定され、この推定値が吸気量検出値に一致するように、吸気量検出値および模擬値に応じて、モデルのモデルパラメータがオンボードで同定される。このように、推定値が吸気量検出値に一致するように、モデルパラメータがオンボードで同定されるので、このモデルパラメータを、気筒に吸入される吸入空気量の実際の挙動が適切かつリアルタイムに反映された値として同定することができる。したがって、そのようなモデルパラメータの同定値を用いて第3補正値を算出し、この第3補正値を用いて、燃料量を補正することにより、燃料量を精度よく算出することができ、空燃比の制御精度を向上させることができる。According to the control device for the internal combustion engine, an intake air amount detection value representing the intake air amount is detected, and an estimated value of the intake air amount detection value is calculated as the intake air amount sucked into the cylinder. It is estimated by using a model that defines the relationship between the behavior corresponding to the corner and a predetermined simulated value that is assumed in advance, and in accordance with the detected intake air amount and the simulated value so that this estimated value matches the detected intake air amount. Thus, the model parameters of the model are identified on-board. In this way, since the model parameter is identified on-board so that the estimated value matches the intake air amount detection value, the actual behavior of the intake air amount sucked into the cylinder can be determined appropriately and in real time. It can be identified as a reflected value. Accordingly, the third correction value is calculated using the identification value of such a model parameter, and the fuel amount is corrected using the third correction value, so that the fuel amount can be accurately calculated. The control accuracy of the fuel ratio can be improved.
請求項12に係る発明は、請求項11に記載の内燃機関3の制御装置1において、気筒は複数の気筒(1〜4番気筒#1〜4)で構成され、吸気通路は、1つの吸気通路(主管部4a,集合部4c)と、1つの吸気通路から分岐し、複数の気筒にそれぞれ延びる複数の吸気通路(分岐部4d)とで構成され、吸気量検出手段は、1つの吸気通路に設けられており、燃料量決定手段は、燃料量を、複数の気筒の各々に供給される燃料量として決定し、模擬値生成手段は、模擬値として、複数の気筒に吸入される吸入空気量の、内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した複数の模擬値GAIR_OSAccording to a twelfth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、吸気量検出値の推定値が検出された吸気量検出値に一致するように、複数のモデルパラメータがオンボードで同定されるので、複数のモデルパラメータを、複数の気筒に吸入される吸入空気量の実際の挙動、すなわち気筒間の吸入空気量のばらつきが反映された値として、同定することができる。したがって、そのような複数のモデルパラメータの同定値に応じて算出した第3補正値に応じて、燃料量を気筒毎に補正することにより、気筒間の吸入空気量のばらつきを適切に補正することができる。また、複数のモデルパラメータがオンボードで同定されるので、第3補正値を、リアルタイムで同定されたモデルパラメータに基づいて算出することができる。それにより、吸気量検出手段における応答ばらつきおよび経年変化などによって、制御対象の動特性が変化したときでも、従来と異なり、制御対象の動特性の変化をモデルに反映させながら、複数の気筒間の吸入空気量のばらつきを補正(吸収)するように燃料量を補正することができる。その結果、この制御装置を、複雑な排気レイアウトを有する内燃機関に適用した場合でも、気筒間の吸入空気量のばらつきを適切かつ迅速に補正することができ、空燃比を精度良く制御できる。すなわち、安定余裕が大きく、ロバスト性の高い空燃比制御を実現することができる。これに加えて、第4補正値算出手段により、空燃比検出値を所定の目標値に収束させるように、各気筒に供給される燃料量を補正するための第4補正値が算出され、第4燃料量補正手段により、この第4補正値に応じて、各気筒に供給される燃料量が補正されるとともに、第3補正値算出手段により、同定された複数のモデルパラメータが同定された複数のモデルパラメータの平均値に収束するように、第3補正値が気筒毎に算出される。このように、第3補正値が、複数のモデルパラメータの同定値がこれらの同定値の平均値に収束するように算出されるので、複数の気筒間の吸入空気量のばらつきを補正することができ、それにより、空燃比検出値を所定の目標値に収束させるための制御処理と、気筒間の吸入空気量のばらつきを補正するための制御処理とが互いに干渉し合うのを回避することができ、空燃比制御の安定性を確保できる。According to the control device for the internal combustion engine, the plurality of model parameters are identified on-board so that the estimated value of the intake air amount detection value coincides with the detected intake air amount detection value. It can be identified as a value reflecting the actual behavior of the intake air amount sucked into a plurality of cylinders, that is, the variation in the intake air amount among the cylinders. Therefore, by correcting the fuel amount for each cylinder in accordance with the third correction value calculated in accordance with the identification values of the plurality of model parameters, it is possible to appropriately correct the variation in the intake air amount between the cylinders. Can do. Moreover, since a plurality of model parameters are identified on-board, the third correction value can be calculated based on the model parameters identified in real time. As a result, even when the dynamic characteristics of the controlled object changes due to response variations and aging in the intake air amount detection means, unlike the conventional case, while reflecting the change in the dynamic characteristics of the controlled object in the model, The fuel amount can be corrected so as to correct (absorb) the variation in the intake air amount. As a result, even when this control device is applied to an internal combustion engine having a complicated exhaust layout, variation in intake air amount between cylinders can be corrected appropriately and quickly, and the air-fuel ratio can be accurately controlled. That is, air-fuel ratio control with a large stability margin and high robustness can be realized. In addition, a fourth correction value for correcting the amount of fuel supplied to each cylinder is calculated by the fourth correction value calculation means so that the air-fuel ratio detection value converges to a predetermined target value. The amount of fuel supplied to each cylinder is corrected by the four fuel amount correcting means in accordance with the fourth correction value, and the plurality of identified model parameters are identified by the third correction value calculating means. The third correction value is calculated for each cylinder so as to converge to the average value of the model parameters. In this way, the third correction value is calculated so that the identification values of the plurality of model parameters converge to the average value of these identification values, so that variations in intake air amounts among the plurality of cylinders can be corrected. Thus, it is possible to prevent the control processing for converging the air-fuel ratio detection value to a predetermined target value and the control processing for correcting the variation in the intake air amount between the cylinders from interfering with each other. And the stability of the air-fuel ratio control can be ensured.
請求項13に係る発明は、請求項12に記載の内燃機関3の制御装置1において、逐次型統計アルゴリズム[式(60)〜(66)]を用いることにより、第3補正値の学習補正値KICYL_LSAccording to a thirteenth aspect of the present invention, in the
前述したように、同定演算アルゴリズムとして一般的な最小2乗法による同定演算では、制御の開始時、データの収集が終了するまでの間、モデルパラメータの同定が実行されないので、その間、モデルパラメータの同定値に応じて第3補正値を算出できないことで、空燃比制御の制御性が低下するおそれがある。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、第3補正値の学習補正値が、逐次型統計アルゴリズムにより算出されるので、空燃比制御の開始時でも、制御サイクル毎に算出された学習補正値により、第3補正値を補正することができる。したがって、例えば、第3補正値の初期値を予め設定しておくことによって、空燃比制御の開始時、モデルパラメータの同定が開始されるまでの間でも、制御サイクル毎に算出された学習補正値により、第3補正値を常に補正することができ、空燃比制御の開始時における制御性を向上させることができる。As described above, in the identification calculation based on the general least square method as the identification calculation algorithm, the identification of the model parameter is not executed until the data collection ends at the start of the control. Since the third correction value cannot be calculated according to the value, the controllability of the air-fuel ratio control may be reduced. On the other hand, according to the control device for the internal combustion engine, the learning correction value of the third correction value is calculated by the sequential statistical algorithm, and thus is calculated for each control cycle even at the start of the air-fuel ratio control. The third correction value can be corrected by the learning correction value. Therefore, for example, by setting the initial value of the third correction value in advance, the learning correction value calculated for each control cycle can be obtained at the start of air-fuel ratio control and until the identification of the model parameter is started. Thus, the third correction value can always be corrected, and the controllability at the start of the air-fuel ratio control can be improved.
請求項14に係る発明は、請求項13に記載の内燃機関3の制御装置1において、内燃機関3の運転状態を表す運転状態パラメータ(排気ガスボリュームESV)を検出する運転状態パラメータ検出手段(ECU2、吸気管内絶対圧センサ11、クランク角センサ13)をさらに備え、学習補正値算出手段は、学習補正値KICYL_LSAccording to a fourteenth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、第3補正値の学習補正値が、これを従属変数としかつ検出された運転状態パラメータを独立変数とする回帰式により算出されるとともに、回帰式の回帰係数および定数項が逐次型統計アルゴリズムにより算出されるので、内燃機関が過渡運転状態などの急激に変化する運転状態にあることで、その影響により、吸入空気量が急変し、その推定が困難な場合でも、学習補正値を、各気筒の吸入空気量の実際の状態が適切に反映された値として算出することができる。その結果、空燃比制御の制御性をさらに向上させることができる。According to this control device for an internal combustion engine, the learning correction value of the third correction value is calculated by a regression equation having this as a dependent variable and the detected operating state parameter as an independent variable, and the regression coefficient of the regression equation When the internal combustion engine is in an operating state that changes rapidly, such as a transient operating state, the intake air amount changes suddenly and is difficult to estimate. However, the learning correction value can be calculated as a value that appropriately reflects the actual state of the intake air amount of each cylinder. As a result, the controllability of the air-fuel ratio control can be further improved.
請求項15に係る発明は、請求項12ないし14のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、第3補正値算出手段は、第3補正値(吸気量ばらつき補正係数KICYLAccording to a fifteenth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、第3補正値算出手段により、第3補正値に含まれる補正値成分が、モデルパラメータと所定の目標値との偏差に基づいて算出されるので、モデルパラメータが所定の目標値に収束するように、燃料量を気筒毎に補正することができ、それにより、吸入空気量を、定常偏差を生じることなく所定の値に収束するように、気筒毎に制御することができる。According to the control device for the internal combustion engine, the correction value component included in the third correction value is calculated based on the deviation between the model parameter and the predetermined target value by the third correction value calculation means. The amount of fuel can be corrected for each cylinder so that the value converges to a predetermined target value, thereby controlling the amount of intake air for each cylinder so that the amount of intake air converges to a predetermined value without causing a steady deviation. can do.
請求項16に係る発明は、請求項15に記載の内燃機関3の制御装置1において、第3補正値算出手段は、第3補正値(吸気量ばらつき補正係数KICYLAccording to a sixteenth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、第3補正値が、モデルパラメータと所定の目標値との偏差に基づいて決定される補正値成分に加えて、モデルパラメータに基づいて決定される他の補正値成分をさらに含んでいるので、モデルパラメータが所定の目標値に収束するように、燃料量を気筒毎に補正した場合、吸入空気量を、オーバーシュートや振動的挙動を生じることなく安定した状態で所定の値に収束するように、気筒毎に制御することができる。According to the control device for an internal combustion engine, the third correction value is determined based on the model parameter in addition to the correction value component determined based on the deviation between the model parameter and the predetermined target value. Since the value component is further included, when the fuel amount is corrected for each cylinder so that the model parameter converges to the predetermined target value, the intake air amount is stable without causing overshoot or vibrational behavior. Can be controlled for each cylinder so as to converge to a predetermined value.
請求項17に係る発明は、請求項12ないし15のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、第3補正値算出手段は、応答指定型制御アルゴリズム[式(89)〜(91)]により、モデルパラメータ(吸気量ばらつき係数ΨThe invention according to
この内燃機関の制御装置によれば、応答指定型制御アルゴリズムにより、第3補正値がモデルパラメータに応じて決定されるので、例えば、モデルパラメータが所定の目標値に収束するように、燃料量を気筒毎に補正することができ、それにより、吸入空気量を、オーバーシュートや振動的挙動を生じることなく安定した状態で所定の値に収束するように、気筒毎に制御することができる。According to the control device for the internal combustion engine, the third correction value is determined according to the model parameter by the response designation control algorithm. For example, the fuel amount is adjusted so that the model parameter converges to a predetermined target value. Correction can be made for each cylinder, whereby the intake air amount can be controlled for each cylinder so as to converge to a predetermined value in a stable state without causing overshoot or vibrational behavior.
請求項18に係る発明は、請求項12ないし17のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、同定手段は、固定ゲイン法[式(92)〜(99)]によりモデルパラメータ(吸気量ばらつき係数Ψ)を同定することを特徴とする。According to an eighteenth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、モデルパラメータが固定ゲイン法により同定されるので、同定手段の演算負荷を低減することができる。それにより、第3補正値の演算時間を短縮することができるので、過渡運転状態などの各気筒の吸入空気量の変化速度が速いときでも、吸入空気量の挙動が適切に反映された値として、第3補正値を迅速かつ適切に気筒毎に算出することができる。また、固定ゲイン法として、モデルパラメータを、その基準値に所定の補正成分を加算することによって同定する手法を用いた場合には、この基準値の付近にモデルパラメータの同定値を拘束できるので、吸入空気量の変化速度の増大などに起因して、吸入空気量の実際の状態がモデルパラメータの同定値に不適切に反映されるのを回避でき、空燃比制御の安定性をさらに向上させることができる。According to the control device for the internal combustion engine, the model parameter is identified by the fixed gain method, so that the calculation load of the identification unit can be reduced. As a result, the calculation time of the third correction value can be shortened, so that the behavior of the intake air amount is appropriately reflected even when the change rate of the intake air amount of each cylinder in a transient operation state is fast. The third correction value can be calculated quickly and appropriately for each cylinder. In addition, when using a method for identifying a model parameter by adding a predetermined correction component to the reference value as a fixed gain method, the identification value of the model parameter can be constrained in the vicinity of the reference value. To prevent the actual state of the intake air amount from being improperly reflected in the model parameter identification value due to an increase in the change rate of the intake air amount, and to further improve the stability of the air-fuel ratio control Can do.
請求項19に係る発明は、請求項14に記載の内燃機関3の制御装置1において、同定手段は、モデルパラメータ基準値(基準値ベクトルψbase)を検出された運転状態パラメータ(排気ガスボリュームESV)に応じて算出し、算出したモデルパラメータ基準値に所定の補正成分(補正項ベクトルdψ)を加算することにより、モデルパラメータ(吸気量ばらつき係数Ψ)を同定することを特徴とする。According to a nineteenth aspect of the present invention, in the
この内燃機関の制御装置によれば、運転状態パラメータに応じて算出したモデルパラメータ基準値に所定の補正成分を加算することにより、モデルパラメータが同定されるので、このモデルパラメータ基準値の付近にモデルパラメータの同定値を拘束できることにより、内燃機関の運転状態の変動の影響により吸入空気量の変化速度が速いときでも、吸入空気量の挙動が適切に反映された値として、第3補正値を迅速かつ適切に気筒毎に算出することができ、制御の安定性をさらに向上させることができる。According to the control apparatus for an internal combustion engine, the model parameter is identified by adding a predetermined correction component to the model parameter reference value calculated according to the operating state parameter. Since the identification value of the parameter can be constrained, the third correction value can be quickly set as a value that appropriately reflects the behavior of the intake air amount even when the change rate of the intake air amount is fast due to the influence of fluctuations in the operating state of the internal combustion engine. And it can calculate appropriately for every cylinder and can further improve the stability of control.
請求項20に係る発明は、請求項12ないし19のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、生成された複数の模擬値GAIR_OSThe invention according to
一般に、内燃機関では、吸気通路に吸入された空気が、分岐した吸気通路を介して各気筒に到達するまでの間には、所定のむだ時間が存在する。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、モデルパラメータが、吸気量検出値および所定の遅延時間分、遅延された複数の模擬値に応じて同定されるので、上記むだ時間を反映させながら、モデルパラメータを精度良く同定することができ、制御の安定性をより一層、向上させることができる。Generally, in an internal combustion engine, a predetermined dead time exists until the air taken into the intake passage reaches each cylinder through the branched intake passage. On the other hand, according to the control apparatus for an internal combustion engine, the model parameter is identified in accordance with the intake air amount detection value and a plurality of simulated values delayed by a predetermined delay time, so that the dead time is reflected. Thus, the model parameters can be identified with high accuracy, and the control stability can be further improved.
請求項21に係る発明は、請求項12ないし19のいずれかに記載の内燃機関3の制御装置1において、検出された吸気量検出値(吸入空気量GAIR)に所定のフィルタリング処理を施すことにより、吸気量検出値のフィルタ値(フィルタ値GAIR_F)を生成するフィルタ手段(フィルタ61j)をさらに備え、同定手段は、生成された吸気量検出値のフィルタ値GAIR_Fおよび生成された複数の模擬値に応じて、モデルパラメータ(吸気量ばらつき係数Ψ)を同定することを特徴とする。According to a twenty-first aspect of the present invention, in the
一般に、この種の制御装置では、内燃機関が過渡運転状態などの、吸気量検出値の絶対値の変動幅が大きい運転状態にあるときには、同定手段による同定処理がその変動に追従できないことなどに起因して、モデルパラメータの同定遅れが生じ、その同定精度が低下するおそれがある。これに対して、この内燃機関の制御装置によれば、同定手段により、所定のフィルタリング処理を施された吸気量検出値のフィルタ値および模擬値に応じて、モデルパラメータが同定されるので、このフィルタリング処理のフィルタ特性を適切に設定することにより、吸気量検出値の絶対値の変動幅が大きい場合でも、モデルパラメータの同定に必要な情報、すなわち各気筒の吸気挙動(ばらつきなど)の情報を確保しながら、吸気量検出値の変動幅が抑制された値として、吸気量検出値のフィルタ値を生成できる。したがって、そのようなフィルタ値および模擬値に応じて、モデルパラメータを同定することにより、モデルパラメータの同定遅れを抑制でき、その同定精度を高めることができ、空燃比制御の安定性と速応性をより一層、向上させることができる。 In general, in this type of control device, when the internal combustion engine is in an operating state where the fluctuation range of the absolute value of the intake air amount detection value is large , such as in a transient operating state, the identification process by the identification means cannot follow the fluctuation. As a result, the identification delay of the model parameter occurs, and the identification accuracy may be lowered. On the other hand, according to the control device for the internal combustion engine, the model parameter is identified by the identification unit according to the filter value and the simulated value of the intake amount detection value subjected to the predetermined filtering process. By appropriately setting the filter characteristics of the filtering process, even when the fluctuation range of the absolute value of the intake air amount detection value is large, the information necessary for model parameter identification, that is , the intake behavior (variation, etc.) information of each cylinder The filter value of the intake air amount detection value can be generated as a value in which the fluctuation range of the intake air amount detection value is suppressed while ensuring. Therefore, by identifying model parameters according to such filter values and simulated values, model parameter identification delays can be suppressed, the identification accuracy can be increased, and the stability and responsiveness of air-fuel ratio control can be improved. This can be further improved.
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図1は、第1実施形態の制御装置1およびこれを適用した内燃機関3の概略構成を示している。同図に示すように、この制御装置1は、ECU2を備えており、このECU2は、後述するように、内燃機関(以下「エンジン」という)3の運転状態に応じて、これに供給する燃料量を制御することにより、混合気の空燃比を制御する。
Hereinafter, a control apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このエンジン3は、図示しない車両に搭載された直列4気筒型ガソリンエンジンであり、1〜4番気筒#1〜#4を備えている。このエンジン3の吸気管4は、1本の吸気通路を構成する主管部4aと、これに接続されたインテークマニホールド4bとを備えており、この主管部4aの途中には、スロットル弁5が設けられている。
The
この主管部4aのスロットル弁5より上流側および下流側にはそれぞれ、エアフローセンサ9および吸気管内絶対圧センサ11が設けられている。このエアフローセンサ9(吸気量検出手段)は、吸気管4を介してエンジン3に吸入される吸入空気量GAIR(吸気量検出値)を検出し、その検出信号をECU2に出力する。
An
また、吸気管内絶対圧センサ11(運転状態パラメータ検出手段、吸気量検出手段)は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管4内の吸気管内絶対圧PBA(吸気量検出値)を検出し、その検出信号をECU2に出力する。
The intake pipe absolute pressure sensor 11 ( operating state parameter detection means, intake air quantity detection means) is constituted by, for example, a semiconductor pressure sensor, and detects the intake pipe absolute pressure PBA ( intake air quantity detection value) in the
さらに、主管部4aのスロットル弁5の近傍には、例えばポテンショメータなどで構成されたスロットル弁開度センサ10が設けられている。このスロットル弁開度センサ10は、スロットル弁5の開度(以下「スロットル弁開度」という)THを検出して、その検出信号をECU2に出力する。
Further, a throttle
また、吸気管4のインテークマニホールド4bは、主管部4aに接続された集合部4cと、これから分岐し、4つの気筒#1〜#4にそれぞれ接続された4つの分岐部4dとで構成されている。各分岐部4dには、各気筒の図示しない吸気ポートの上流側に、インジェクタ6が取り付けられている。各インジェクタ6は、エンジン3の運転時に、ECU2からの駆動信号によって、その開弁時間である燃料噴射量および噴射タイミングが制御される。
The
一方、エンジン3の本体には、例えばサーミスタなどで構成された水温センサ12が取り付けられている。水温センサ12は、エンジン3のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温TWを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
On the other hand, a
また、エンジン3のクランクシャフト(図示せず)には、クランク角センサ13(運転状態パラメータ検出手段)が設けられている。このクランク角センサ13は、クランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
The crankshaft (not shown) of the
CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに1パルスが出力される。ECU2は、このCRK信号に応じ、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒のピストン(図示せず)が吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに1パルスが出力される。
One pulse of the CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The
一方、排気管7は、4つの気筒#1〜#4に接続されたエキゾーストマニホールド7bと、その集合部7jに接続された主管部7aとを備えており、このエキゾーストマニホールド7bは、4つの気筒#1〜#4からそれぞれ延びる4つの排気管部7c〜7fが4→2→1の順に集合する形状を有している。すなわち、エキゾーストマニホールド7bでは、1番および4番気筒#1,#4から延びる2つ排気管部7c,7fが1つに集合した集合部7gと、2番および3番気筒#2,#3から延びる排気管部7d,7eが1つに集合した集合部7hと、これらの集合部7g,7hが1つに集合した集合部7j(1つの排気通路)とが一体に構成されている。このような形状により、エキゾーストマニホールド7bの排気抵抗は、4つの排気管部が4→1の順に集合する通常のエキゾーストマニホールドよりも小さい値に設定されており、これにより、エンジン3は、通常のエキゾーストマニホールドを有するものと比較して、より高い出力およびトルクを発生するように構成されている。
On the other hand, the
また、排気管7の主管部7aには、上流側から順に第1および第2の触媒装置8a,8bが間隔を存して設けられている。各触媒装置8は、NOx触媒と3元触媒を組み合わせたものであり、このNOx触媒は、図示しないが、イリジウム触媒(イリジウムを担持した炭化ケイ素ウイスカ粉末とシリカの焼成体)をハニカム構造の基材の表面に被覆し、その上にペロブスカイト型複酸化物(LaCoO3粉末とシリカの焼成体)をさらに被覆したものである。触媒装置8は、NOx触媒による酸化還元作用により、リーンバーン運転時の排気ガス中のNOxを浄化するとともに、3元触媒の酸化還元作用により、リーンバーン運転以外の運転時の排気ガス中のCO、HCおよびNOxを浄化する。
The
これらの第1および第2触媒装置8a,8bの間の主管部7aには、酸素濃度センサ(以下「O2センサ」という)16が取り付けられている。このO2センサ15は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、第1触媒装置8aの下流側の排気ガス中の酸素濃度に基づく出力VoutをECU2に送る。このO2センサ15の出力Voutは、理論空燃比よりもリッチな混合気が燃焼したときには、ハイレベルの電圧値(例えば0.8V)となり、混合気がリーンのときには、ローレベルの電圧値(例えば0.2V)となるとともに、混合気が理論空燃比付近のときには、ハイレベルとローレベルの間の所定の目標値Vop(例えば0.6V)となる。
An oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as “O2 sensor”) 16 is attached to the
また、エキゾーストマニホールド7aの集合部7j付近には、LAFセンサ14が取り付けられている。このLAFセンサ14(空燃比検出手段)は、O2センサ15と同様のセンサとリニアライザなどの検出回路とを組み合わせることによって構成されており、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その酸素濃度に比例する検出信号をECU2に出力する。ECU2は、このLAFセンサ14の検出信号に基づき、集合部7j付近の排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比KACT(空燃比検出値)を算出する。なお、この検出空燃比KACTは、具体的には当量比として算出される。
A
さらに、ECU2には、アクセル開度センサ16、大気圧センサ17、吸気温センサ18および車速センサ19などが接続されている。このアクセル開度センサ16は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを検出し、その検出信号をECU2に出力する。また、大気圧センサ17、吸気温センサ18および車速センサ19はそれぞれ、大気圧PA、吸気温TAおよび車速VPを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
Further, an
次に、ECU2について説明する。このECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ9〜19の出力に応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、ROMに予め記憶された制御プログラムやRAMに記憶されたデータなどに従って、後述する空燃比制御処理を実行することにより、目標空燃比KCMD、フィードバック補正係数KSTR、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよびその学習補正値KOBSV_LSiなどを算出する。さらに、後述するように、これらのKCMD、KSTR、KOBSViおよびKOBSV_LSiの算出値などに基づいて、インジェクタ6の最終燃料噴射量TOUTiを気筒毎に算出し、この算出した最終燃料噴射量TOUTiに基づいた駆動信号で、インジェクタ6を駆動することにより、混合気の空燃比すなわち排気ガスの空燃比を気筒毎に制御する。なお、この最終燃料噴射量TOUTiにおける添字「i」は、気筒の番号を表す気筒番号値であり(i=1〜4)、この点は、上記空燃比ばらつき補正係数KOBSVi、学習補正値KOBSV_LSiおよび後述する各パラメータなどにおいても、同様である。
Next, the
なお、本実施形態では、ECU2により、模擬値生成手段、推定手段、同定手段、学習補正値算出手段、遅延手段、燃料量決定手段、第1補正値算出手段、第1燃料量補正手段、第2補正値算出手段、第2燃料量補正手段、運転状態パラメータ検出手段、第3補正値算出手段、第3燃料量補正手段、第4補正値算出手段および第4燃料量補正手段が構成されている。
In the present embodiment, the
図2に示すように、制御装置1は、基本燃料噴射量算出部20、第1空燃比コントローラ30、第2空燃比コントローラ40および付着補正部50などを備えており、これらはいずれも、具体的には、ECU2により構成されている。この制御装置1では、燃料量決定手段としての基本燃料噴射量算出部20により、基本燃料噴射量TIBSが、吸入空気量GAIRに応じて、図示しないテーブルを検索することにより算出される。
As shown in FIG. 2, the
また、後述するように、第1空燃比コントローラ30により、気筒間の空燃比のばらつきを補正するために、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよびその学習補正値KOBSV_LSiがそれぞれ算出され、第2空燃比コントローラ40により、検出空燃比KACTを目標空燃比KCMDに収束させるために、フィードバック補正係数KSTRが算出される。そして、基本燃料噴射量TIBSに、補正目標空燃比KCMDM、総補正係数KTOTAL、フィードバック補正係数KSTR、空燃比ばらつき補正係数KOBSVi、および学習補正値KOBSV_LSiがそれぞれ乗算されることにより、要求燃料噴射量TCYLiが気筒毎に算出される。次いで、付着補正部50により、最終燃料噴射量TOUTiが、要求燃料噴射量TCYLiに基づいて気筒毎に算出される。
Further, as will be described later, in order to correct the variation in the air-fuel ratio between the cylinders, the first air-
次に、上記第1空燃比コントローラ30について説明する。この第1空燃比コントローラ30は、気筒間の空燃比のばらつきを補正するためのものであり、適応オブザーバ31、空燃比ばらつき補正係数算出部32、学習補正値算出部33および乗算部34で構成されている。
Next, the first air-
この第1空燃比コントローラ30(第1燃料量補正手段)では、以下に述べるアルゴリズムにより、適応オブザーバ31(模擬値生成手段、推定手段、同定手段、遅延手段)において、空燃比ばらつき係数Φiが気筒毎に算出され、空燃比ばらつき補正係数算出部32(第1補正値算出手段)において、空燃比ばらつき補正係数KOBSViが気筒毎に算出され、学習補正値算出部33(学習補正値算出手段)において、空燃比ばらつき補正係数の学習補正値KOBSV_LSiが気筒毎に算出される。さらに、乗算部34により、空燃比ばらつき補正係数KOBSV1〜KOBSV4に、学習補正値KOBSV_LS1〜KOBSV_LS4がそれぞれ乗算される。すなわち、空燃比ばらつき補正係数KOBSViが学習補正値KOBSV_LSiにより補正される。
In the first air-fuel ratio controller 30 (first fuel amount correction means) , the adaptive observer 31 (simulated value generation means, estimation means, identification means, delay means) determines the air-fuel ratio variation coefficient Φ i according to the algorithm described below. An air-fuel ratio variation correction coefficient calculation unit 32 (first correction value calculation unit) is calculated for each cylinder, and an air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i is calculated for each cylinder, and a learning correction value calculation unit 33 (learning correction value calculation unit). ), The learning correction value KOBSV_LS i of the air-fuel ratio variation correction coefficient is calculated for each cylinder. Even more to the
次に、上記適応オブザーバ31のアルゴリズムについて説明する。まず、図3に示すように、エンジン3の排気系を、4つの模擬値KACT_OS1〜KACT_OS4および4つの空燃比ばらつき係数Φ1〜Φ4で表される系として見なす。これらの模擬値KACT_OSiは、排気ガスの排出タイミングおよび排気挙動を気筒毎に模擬化した値であり、空燃比ばらつき係数Φiは、気筒間の排気ガスの空燃比のばらつきおよび排気挙動の変動分を表す値である。この系を離散時間系モデルとしてモデル化すると、図4に示す式(1)が得られる。同式(1)において、記号kは離散化した時間を表しており、記号(k)付きの各離散データ(時系列データ)は、TDC信号が発生する毎にサンプリングされたデータであることを示している。この点は、以下の本明細書中の他の離散データにおいても同様である(なお、離散データを、CRK信号が発生する毎にサンプリングしたデータとしてもよい)。また、dは、各気筒から排出された排気ガスがLAFセンサ14に到達するまでのむだ時間(所定の遅延時間)を表しており、本実施形態では、所定の一定値に予め設定される。なお、むだ時間dをエンジン3の運転状態(エンジン回転数NEなど)に応じて設定してもよい。
Next, the algorithm of the
本実施形態の適応オブザーバ31では、上記式(1)の左辺を検出空燃比の推定値KACT_EST(k)に置き換えた式、すなわち図4の式(2)がモデルとして用いられ、模擬値KACT_OSiが、後述するように信号発生器31aにより生成されるとともに、式(2)のモデルパラメータとしての空燃比ばらつき係数Φiのベクトルφ(k)が、推定値KACT_EST(k)が検出空燃比KACT(k)に一致するように、図4の式(3)〜(9)に示す可変ゲイン型の逐次型最小2乗法アルゴリズムにより、同定される。
In the
同式(3)におけるKP(k)はゲイン係数のベクトルを、ide(k)は同定誤差をそれぞれ表している。また、式(4)におけるφ(k)Tは、φ(k)の転置行列を表している。なお、以下の説明では、「ベクトル」という表記を適宜、省略する。式(3)の同定誤差ide(k)は、図4の式(5)〜(7)により算出され、この式(6)のζ(k)は、式(7)のように定義される模擬値のベクトルである。さらに、上記ゲイン係数のベクトルKP(k)は、図4の式(8)により算出され、この式(8)のP(k)は、図4の式(9)で定義される4次の正方行列である。 In Equation (3), KP (k) represents a gain coefficient vector, and ide (k) represents an identification error. In addition, φ (k) T in Equation (4) represents a transposed matrix of φ (k). In the following description, the expression “vector” is omitted as appropriate. The identification error ide (k) in equation (3) is calculated by equations (5) to (7) in FIG. 4, and ζ (k) in equation (6) is defined as in equation (7). It is a vector of simulated values. Further, the gain coefficient vector KP (k) is calculated by the equation (8) in FIG. 4, and P (k) in the equation (8) is a fourth-order defined by the equation (9) in FIG. It is a square matrix.
この適応オブザーバ31では、以上の式(2)〜(9)に示す逐次型最小2乗法アルゴリズムにより、空燃比ばらつき係数Φiのベクトルφ(k)が同定される。それにより、エンジン3の運転状態が急変することなどに伴う排気挙動のノイズ的な変動成分を、空燃比ばらつき係数Φiから除去(フィルタリング)することができ、空燃比ばらつき係数Φiを、気筒間の空燃比のばらつきを実質的に示す値として算出することができる。
In this
以上の適応オブザーバ31の構成を、ブロック図で表すと図5に示すものとなる。すなわち、同図に示すように、この適応オブザーバ31では、信号発生器31aにより、模擬値KACT_OSiのベクトルζ(k)が生成される。具体的には、この信号発生器31aでは、図6に示すように、模擬値KACT_OSiは、互いの和が常に値1になるように、三角波や台形波などを交互に組み合わせたような波形の信号値として生成される。さらに、乗算器31bにおいて、この模擬値のベクトルζ(k)に、空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k−1)を乗算した値として、検出空燃比の推定値KACT_EST(k)が生成される。そして、差分器31dにより、検出空燃比KACT(k)と推定値KACT_EST(k)との偏差として、同定誤差ide(k)が生成される。
The configuration of the above
また、論理演算器31eにより、模擬値のベクトルζ(k)に基づいて、ゲイン係数のベクトルKP(k)が生成され、乗算器31fにおいて、同定誤差ide(k)とゲイン係数のベクトルKP(k)の積[ide(k)・KP(k)]が生成される。次に、加算器31gにより、積[ide(k)・KP(k)]と、遅延された空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k−1)との和として、空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k)が生成される。
Further, the
次に、前記空燃比ばらつき補正係数算出部32における、空燃比ばらつき補正係数KOBSVi(第1補正値)を算出するアルゴリズムについて説明する。この空燃比ばらつき補正係数算出部32では、まず、図7の式(10)により、適応オブザーバ31で気筒毎に算出された空燃比ばらつき係数Φi(k)に基づき、空燃比ばらつき係数の移動平均値Φave(k)が算出される。次に、空燃比ばらつき係数Φi(k)を移動平均値Φave(k)に収束させるように、空燃比ばらつき補正係数KOBSViをI−PD制御(比例・微分先行型PID制御)アルゴリズムにより気筒毎に算出する。このI−PD制御アルゴリズムは、図7の式(11),(12)に示すものとなる。この式(12)のe(k)は、追従誤差を表す。
Next, an algorithm for calculating the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i ( first correction value ) in the air-fuel ratio variation correction
以上のように、空燃比ばらつき補正係数算出部32では、I−PD制御アルゴリズムにより、空燃比ばらつき係数Φi(k)をその移動平均値Φave(k)に収束させるように、空燃比ばらつき補正係数KOBSViが算出される。これは、空燃比ばらつき係数Φi(k)の移動平均値Φave(k)への収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように制御することにより、第1空燃比コントローラ30による、気筒間の空燃比のばらつきを補正する空燃比制御が、後述する第2空燃比コントローラ40による空燃比制御と互いに干渉し合うのを回避するためである。
As described above, the air-fuel ratio variation correction
次に、前記学習補正値算出部33による、空燃比ばらつき補正係数KOBSViの学習補正値KOBSV_LSiを算出するアルゴリズムについて説明する。上記空燃比ばらつき補正係数KOBSViは、エンジン3の運転状態の影響を受けやすいものであるため、エンジン3の運転状態が変化すると、それに応じて変化する。図8(a)は、エンジン3の運転状態を表す運転状態パラメータとしての排気ガスボリュームESV(k)と空燃比ばらつき補正係数KOBSVi(k)との関係を示している。この排気ガスボリュームESV(k)は、空間速度の推定値であり、図9の式(13)により算出される。なお、同式(13)において、SVPRAは、エンジン3の排気量によって予め決定される所定の係数である。
Next, an algorithm for calculating the learning correction value KOBSV_LS i of the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i by the learning correction
図8(a)を参照すると、空燃比ばらつき補正係数KOBSVi(k)においては、これを従属変数とし、排気ガスボリュームESV(k)を独立変数とする1次式により、空燃比ばらつき補正係数KOBSVi(k)の近似値すなわち推定値を算出できることが判る(図8(b)参照)。したがって、学習補正値算出部33では、空燃比ばらつき補正係数の学習補正値KOBSV_LSi(k)を、図9の式(14)に示す回帰式により算出される推定値として定義するとともに、その回帰係数AOBSV_LSiおよび定数項BOBSV_LSiのベクトル(以下「回帰係数ベクトル」という)θOBSV_LSi(k)が、図9の式(15)〜(21)に示す逐次型最小2乗法により算出される。
Referring to FIG. 8A, in the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i (k), this is a dependent variable, and the air-fuel ratio variation correction coefficient is expressed by a linear expression with the exhaust gas volume ESV (k) as an independent variable. It can be seen that an approximate value, that is, an estimated value of KOBSV i (k) can be calculated (see FIG. 8B). Therefore, the learning correction
この式(15)において、KQi(k)はゲイン係数のベクトルを、Eovi(k)は誤差をそれぞれ表している。また、この誤差Eovi(k)は、図9の式(17)〜(19)により算出される。さらに、上記ゲイン係数のベクトルKQi(k)は、図9の式(20)により算出され、この式(20)のQi(k)は、図9の式(21)で定義される2次の正方行列である。 In this equation (15), KQ i (k) represents a vector of gain coefficients, and Eov i (k) represents an error. Further, the error Eov i (k) is calculated by the equations (17) to (19) in FIG. Further, the vector KQ i (k) of the gain coefficient is calculated by the equation (20) in FIG. 9, and Q i (k) in the equation (20) is 2 defined by the equation (21) in FIG. The following square matrix.
また、学習補正値KOBSV_LSi(k)は、具体的には、図9の式(22)により算出される。なお、後述するように、エンジン3が極端な運転状態または運転環境にあるときには、以上の逐次型最小2乗法による回帰係数AOBSV_LSiおよび定数項BOBSV_LSiの算出は回避され、その回帰係数ベクトルの前回値θOBSV_LSi(k−1)が、学習補正値KOBSV_LSi(k)の算出において、今回値θOBSV_LSi(k)として使用される。
Further, the learning correction value KOBSV_LS i (k) is specifically calculated by the equation (22) in FIG. As will be described later, when the
以上の式(13),(15)〜(22)に示すアルゴリズムにより、学習補正値算出部33では、学習補正値KOBSV_LSi(k)が、これと空燃比ばらつき補正係数KOBSVi(k)との積に収束するように、算出される。
According to the algorithms shown in the above equations (13), (15) to (22), the learning correction
次に、前記第2空燃比コントローラ40(第2補正値算出手段、第2燃料量補正手段、第4補正値算出手段、第4燃料量補正手段)について説明する。この第2空燃比コントローラ40は、具体的には、オンボード同定器41およびSTRコントローラ42を備えたSTR(Self Tuning Regulator)として構成されている。この第2空燃比コントローラ40では、検出空燃比KACTを目標空燃比KCMD(所定の目標値)に収束させるように、フィードバック補正係数KSTRが算出される。より具体的には、以下に述べるアルゴリズムにより、オンボード同定器41で1番気筒#1のモデルパラメータベクトルθが同定され、STRコントローラ42でフィードバック補正係数KSTR(第2補正値、第4補正値)が算出される。
Next, the second air-fuel ratio controller 40 ( second correction value calculating means, second fuel amount correcting means, fourth correction value calculating means, fourth fuel amount correcting means ) will be described. Specifically, the second air-
まず、1番気筒#1を、フィードバック補正係数KSTRを入力とし、検出空燃比KACTを出力とする制御対象として見なすとともに、この制御対象を離散時間系モデルとしてモデリングすると、図10の式(23)に示すものとなる。同式(23)において、記号nは離散化した時間を表しており、記号(n)付きの各離散データは、1燃焼サイクル毎すなわちのTDC信号が連続して4回発生する毎にサンプリングされたデータであることを示している。この点は、以下の離散データにおいても同様である。
First, when the
ここで、目標空燃比KCMDに対する検出空燃比KACTのむだ時間は、燃焼サイクル3回分程度と推定されるので、KCMD(n)=KACT(n+3)の関係が成立し、これを式(23)に適用すると、図10の式(24)が導出される。 Here, since the dead time of the detected air-fuel ratio KACT with respect to the target air-fuel ratio KCMD is estimated to be about three combustion cycles, the relationship of KCMD (n) = KACT (n + 3) is established, and this is expressed by the equation (23). When applied, equation (24) in FIG. 10 is derived.
また、式(23)のモデルパラメータb0(n),r1(n),r2(n),r3(n),s0(n)のベクトルθ(n)は、図に示す式(25)〜(31)の同定アルゴリズムにより同定される。同式(25)におけるKΓ(n)はゲイン係数のベクトルを、ide_st(n)は同定誤差をそれぞれ表している。また、式(26)におけるθ(n)Tは、θ(n)の転置行列を表している。 Further, the vector θ (n) of the model parameters b0 (n), r1 (n), r2 (n), r3 (n), and s0 (n) in the equation (23) is expressed by the equations (25) to ( It is identified by the identification algorithm of 31). In the equation (25), KΓ (n) represents a vector of gain coefficients, and ide_st (n) represents an identification error. Further, θ (n) T in the equation (26) represents a transposed matrix of θ (n).
上記式(25)の同定誤差ide_st(n)は、図10の式(27)〜(29)により算出され、式(28)のKACTHAT(n)は、検出空燃比KACTの同定値を表している。さらに、上記ゲイン係数のベクトルKΓ(n)は、図10の式(30)により算出され、この式(30)のΓ(n)は、図10の式(31)で定義される5次の正方行列である。 The identification error ide_st (n) in the above equation (25) is calculated by the equations (27) to (29) in FIG. 10, and KACTHAT (n) in the equation (28) represents the identification value of the detected air-fuel ratio KACT. Yes. Further, the gain coefficient vector KΓ (n) is calculated by the equation (30) of FIG. 10, and Γ (n) of the equation (30) is a fifth order defined by the equation (31) of FIG. It is a square matrix.
本実施形態のような制御系では、以上の式(24)〜(31)のアルゴリズムにより空燃比制御を実行した場合、LAFセンサ14のローパス特性が強いときに、モデルパラメータベクトルθの更新周期の整数倍の周期で、制御系の共振が起きることがある。それを解消するために、本実施形態の第2空燃比コントローラ40では、以下のように、フィードバック補正係数KSTRを算出する。
In the control system as in the present embodiment, when the air-fuel ratio control is executed by the algorithm of the above formulas (24) to (31), when the low-pass characteristic of the
すなわち、本実施形態の第2空燃比コントローラ40では、オンボード同定器41により同定された1番気筒#1のモデルパラメータベクトルθを、TDC信号の発生タイミングに同期してオーバーサンプリングするとともに、その移動平均値θ_aveを算出する。具体的には、モデルパラメータベクトルθの移動平均値θ_ave(k)を、図11の式(32)により算出するとともに、これを用いて、図11の式(34)により、フィードバック補正係数KSTR(k)を算出する。なお、式(32)におけるθbufは、1番気筒#1のモデルパラメータベクトルθのオーバーサンプリング値を示しており、移動平均値θ_ave(k)は、図11の式(33)のように規定される。また、式(32)のmは、所定の整数であり、本実施形態では、m=11に設定される。
That is, in the second air-
前述したように、これらの式(32)〜(34)における記号(k)付きの各離散データは、TDC信号の発生タイミングに同期してサンプリングされたデータであるので、n−f=k−4・f(f:整数)の関係が成立し、これを図10の式(24)に適用すると、上記式(34)が導出される。さらに、モデルパラメータベクトルθ(k)を同定する同定アルゴリズムは、図11の式(35)〜(41)に示すものとなる。 As described above, each piece of discrete data with the symbol (k) in the equations (32) to (34) is data sampled in synchronization with the generation timing of the TDC signal, so that n−f = k−. When the relationship of 4 · f (f: integer) is established and this is applied to the equation (24) in FIG. 10, the above equation (34) is derived. Further, an identification algorithm for identifying the model parameter vector θ (k) is as shown in equations (35) to (41) in FIG.
以上のように、本実施形態の第2空燃比コントローラ40のオンボード同定器41では、図11の式(35)〜(41)に示す同定アルゴリズムによって、モデルパラメータベクトルθが同定され、STRコントローラ42では、図11の式(32)〜(34)により、フィードバック補正係数KSTR(k)が算出される。
As described above, in the
以下、ECU2により実行される空燃比制御について、図12〜図17を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、今回値であることを示す記号(k),(n)を適宜、省略する。図12は、この制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。この処理では、以下に述べるように、最終燃料噴射量TOUTiが気筒毎に算出される。
Hereinafter, the air-fuel ratio control executed by the
まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)において、前述した各種のセンサ9〜19の出力を読み込むとともに、読み込んだデータをRAM内に記憶する。
First, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), the outputs of the
次に、ステップ2に進み、基本燃料噴射量TIBSを算出する。この処理では、吸入空気量GAIRに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、基本燃料噴射量TIBSが算出される。 Next, the process proceeds to step 2 to calculate a basic fuel injection amount TIBS. In this process, the basic fuel injection amount TIBS is calculated by searching a table (not shown) according to the intake air amount GAIR.
次いで、ステップ3に進み、総補正係数KTOTALを算出する。この総補正係数KTOTALは、各種の運転パラメータ(例えば吸気温TAや、大気圧PA、エンジン水温TW、アクセル開度AP、スロットル弁開度THなど)に応じて、各種のテーブルやマップを検索することで各種の補正係数を算出するとともに、これらの各種の補正係数を互いに乗算することにより、算出される。 Next, the process proceeds to step 3 where a total correction coefficient KTOTAL is calculated. This total correction coefficient KTOTAL searches various tables and maps according to various operating parameters (for example, intake air temperature TA, atmospheric pressure PA, engine water temperature TW, accelerator pedal opening AP, throttle valve opening TH, etc.). Thus, various correction coefficients are calculated, and these various correction coefficients are multiplied by each other.
次に、ステップ4に進み、目標空燃比KCMDを算出する。この目標空燃比KCMDの算出処理の内容は、ここでは図示しないが、特開2000−179385号公報に記載の制御手法と同様に実行される。すなわち、目標空燃比KCMDは、エンジン3の運転状態に応じて、スライディングモード制御処理またはマップ検索処理により、O2センサ15の出力Voutが所定の目標値Vopに収束するように、算出される。
Next, the routine proceeds to step 4 where the target air-fuel ratio KCMD is calculated. The content of the calculation process of the target air-fuel ratio KCMD is executed in the same manner as the control method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-179385, although not shown here. That is, the target air-fuel ratio KCMD is calculated according to the operating state of the
次いで、ステップ5に進み、補正目標空燃比KCMDMを算出する。この補正目標空燃比KCMDMは、空燃比A/Fの変化による充填効率の変化を補償するためのものであり、上記ステップ4で算出された目標空燃比KCMDに応じて、図示しないテーブルを検索することにより算出される。
Next, the routine proceeds to step 5 where a corrected target air-fuel ratio KCMDM is calculated. The corrected target air-fuel ratio KCMDM is for compensating for the change in charging efficiency due to the change in the air-fuel ratio A / F, and a table (not shown) is searched according to the target air-fuel ratio KCMD calculated in
次に、ステップ6および7において、1番気筒#1のモデルパラメータベクトルθおよびフィードバック補正係数KSTRをそれぞれ算出する。これらの算出処理については、後述する。
Next, in
次いで、ステップ8〜10において、空燃比ばらつき係数のベクトルφ、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよびその学習補正値KOBSV_LSiをそれぞれ算出する。これらの算出処理については、後述する。
Next, in
次に、ステップ11に進み、以上のように算出した基本燃料噴射量TIBS、総補正係数KTOTAL、補正目標空燃比KCMDM、フィードバック補正係数KSTR、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよび学習補正値KOBSV_LSiを用い、下式(42)により要求燃料噴射量TCYLiを算出する。 Next, the routine proceeds to step 11 where the basic fuel injection amount TIBS, total correction coefficient KTOTAL, correction target air-fuel ratio KCMDM, feedback correction coefficient KSTR, air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i and learning correction value KOBSV_LS i calculated as described above are obtained. Using the following equation (42), the required fuel injection amount TCYL i is calculated.
TCYLi=TIBS・KTOTAL・KCMDM・KSTR・KOBSVi・KOBSV_LSi ……(42) TCYL i = TIBS, KTOTAL, KCMDM, KSTR, KOBSV i , KOBSV_LS i (42)
次いで、ステップ12に進み、要求燃料噴射量TCYLiを付着補正することにより、最終燃料噴射量TOUTiを算出する。この最終燃料噴射量TOUTiは、具体的には、今回の燃焼サイクルでインジェクタ6から噴射された燃料が燃焼室の内壁面に付着する割合などを、エンジン3の運転状態に応じて算出し、そのように算出した割合に基づいて、要求燃料噴射量TCYLiを補正することにより、算出される。
Next, the routine proceeds to step 12, where the final fuel injection amount TOUT i is calculated by adhering the required fuel injection amount TCYL i . Specifically, the final fuel injection amount TOUT i is calculated according to the operating state of the
次に、ステップ13に進み、以上のように算出した最終燃料噴射量TOUTiに基づく駆動信号を、対応する気筒のインジェクタ6に出力した後、本処理を終了する。
Next, the process proceeds to step 13 where a drive signal based on the final fuel injection amount TOUT i calculated as described above is output to the
次に、前記ステップ6のモデルパラメータベクトルθの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ20において、各パラメータの添字「i」に相当する気筒番号値iの設定処理を実行する。
Next, the calculation process of the model parameter vector θ in
この処理では、図示しないが、気筒番号値iが、RAMに記憶されている、前回ループで設定された気筒番号値iの前回値PRViに基づいて、以下のように設定される。具体的には、PRVi=1のときにはi=3に、PRVi=2のときにはi=1に、PRVi=3のときにはi=4に、PRVi=4のときにはi=2にそれぞれに設定される。以上のように、気筒番号値iは、例えば「1→3→4→2→1→3→4→2→1……」の順に、繰り返し設定される。 In this process, although not shown, the cylinder number value i is set as follows based on the previous value PRVi of the cylinder number value i set in the previous loop stored in the RAM. Specifically, i = 3 when PRVi = 1, i = 1 when PRVi = 2, i = 4 when PRVi = 3, and i = 2 when PRVi = 4. As described above, the cylinder number value i is repeatedly set in the order of “1 → 3 → 4 → 2 → 1 → 3 → 4 → 2 → 1...”, For example.
次いで、ステップ21に進み、上記ステップ20で設定された気筒番号値iが値1であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、1番気筒#1のモデルパラメータベクトルθを算出すべきときには、ステップ22に進み、RAMに記憶されている、前回のループでのモデルパラメータベクトルθの算出値を、その前回値PRVθ[=θ(n−1)]として設定する。
Next, the routine proceeds to step 21, where it is determined whether or not the cylinder number value i set at
次に、ステップ23に進み、前述した図11の式(39)により、ベクトルξを算出した後、ステップ24で、前述した図11の式(38)により、KACTの同定値KACT_HATを算出する。
Next, the process proceeds to step 23, and after calculating the vector ξ by the above-described equation (39) in FIG. 11, at
次いで、ステップ25に進み、前述した図11の式(37)により、同定誤差ide_stを算出した後、ステップ26で、RAMに記憶されている、前回のループでの正方行列の次回値NEXΓ[=Γ(n+1)]の算出値を、その今回値Γとして設定する。
Next, the process proceeds to step 25, and after the identification error ide_st is calculated by the above-described equation (37) in FIG. 11, the next value NEXΓ [= of the square matrix in the previous loop stored in the RAM is stored in
次に、ステップ27に進み、前述した図11の式(40)により、ゲイン係数のベクトルKΓを算出した後、ステップ28に進み、前述した図11の式(35)により、モデルパラメータベクトルθを算出する。 Next, the process proceeds to step 27, the gain coefficient vector KΓ is calculated from the above-described equation (40) in FIG. 11, and then the process proceeds to step 28, where the model parameter vector θ is determined from the above-described equation (35) in FIG. calculate.
次いで、ステップ29に進み、前述した図11の式(41)により、正方行列の次回値NEXΓを算出した後、ステップ30に進み、RAMに記憶されている、前回以前の所定個数(本実施形態では12個)の検出空燃比KACTの値を更新する。具体的には、RAM内のKACTの各々の値を、1制御サイクル分、古い値としてセットする(例えば、今回値KACT(k)を前回値KACT(k−1)として、前回値KACT(k−1)を前々回値KACT(k−2)としてそれぞれセットする)。 Next, the process proceeds to step 29, the next value NEXΓ of the square matrix is calculated by the above-described equation (41) in FIG. 11, and then the process proceeds to step 30, where a predetermined number (previous embodiment) stored in the RAM is stored. 12) of the detected air-fuel ratio KACT is updated. Specifically, each value of KACT in the RAM is set as an old value for one control cycle (for example, the current value KACT (k) is set as the previous value KACT (k−1), and the previous value KACT (k−1) is set. -1) is set as the previous value KACT (k-2)).
次いで、ステップ31に進み、RAMに記憶されている、所定個数(本実施形態では12個)の1番気筒#1のモデルパラメータベクトルθのオーバーサンプリング値θbufを更新する。具体的には、上記ステップ30と同様に、RAM内のθbufの各々の値を、1制御サイクル分、古い値としてセットする(例えば、今回値θbuf(k)を前回値θbuf(k−1)として、前回値θbuf(k−1)を前々回値θbuf(k−2)としてそれぞれセットする)。この後、本処理を終了する。
Next, the process proceeds to step 31, and the oversampling value θbuf of the model parameter vector θ of the predetermined number (12 in this embodiment) of the
一方、前記ステップ21の判別結果がNOで、モデルパラメータベクトルθを算出する必要がないときには、ステップ22〜29をスキップし、ステップ30,31を上記のように実行した後、本処理を終了する。
On the other hand, if the determination result in
次に、図14を参照しながら、前記ステップ7のフィードバック補正係数KSTRの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ40において、前述した図11の式(32)により、モデルパラメータベクトルの移動平均値θ_aveを、上記ステップ31で更新されたオーバーサンプリング値θbufに基づいて算出する。
Next, the calculation process of the feedback correction coefficient KSTR in
次いで、ステップ41で、前述した図11の式(34)により、上記ステップ41で算出した移動平均値θ_aveに基づき、フィードバック補正係数KSTRを算出する。
Next, in
次に、ステップ42に進み、RAMに記憶されている、前回以前の所定個数(本実施形態では12個)のフィードバック補正係数KSTRの値を更新する。具体的には、RAM内のKSTRの各々の値を、1制御サイクル分、古い値としてセットする(例えば、今回値KSTR(k)を前回値KSTR(k−1)として、前回値KSTR(k−1)を前々回値KSTR(k−2)としてそれぞれセットする)。この後、本処理を終了する。 Next, the process proceeds to step 42, and the predetermined number (12 in the present embodiment) of feedback correction coefficients KSTR stored in the RAM are updated. Specifically, each value of KSTR in the RAM is set as an old value for one control cycle (for example, the current value KSTR (k) is set as the previous value KSTR (k−1), and the previous value KSTR (k−1). -1) is set as the previous value KSTR (k-2)). Then, this process is complete | finished.
次に、図15を参照しながら、前記ステップ8の空燃比ばらつき係数のベクトルφの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ50において、RAMに記憶されている、前回のループでの空燃比ばらつき係数のベクトルφの算出値を、その前回値PRVφ[=φ(k−1)]として設定する。
Next, the calculation processing of the vector φ of the air-fuel ratio variation coefficient in
次いで、ステップ51に進み、前記図4の式(7)により、模擬値のベクトルζを算出した後、ステップ52に進み、前記図4の式(6)により、検出空燃比の推定値KACT_ESTを算出する。 Next, the process proceeds to step 51, where the simulated value vector ζ is calculated by the equation (7) in FIG. 4, and then the process proceeds to step 52, where the estimated value KACT_EST of the detected air-fuel ratio is calculated by the equation (6) in FIG. calculate.
次に、ステップ53に進み、前述した図4の式(5)により、同定誤差ideを算出した後、ステップ54に進み、RAMに記憶されている、前回のループでの正方行列の次回値NEXP[=P(k+1)]の算出値を、その今回値Pとして設定する。 Next, the process proceeds to step 53, where the identification error ide is calculated by the above-described equation (5) in FIG. 4, and then the process proceeds to step 54 where the next value NEXP of the square matrix in the previous loop stored in the RAM. The calculated value of [= P (k + 1)] is set as the current value P.
次いで、ステップ55に進み、前述した図4の式(8)により、ゲイン係数のベクトルKPを算出した後、ステップ56に進み、前述した図4の式(3)により、空燃比ばらつき係数のベクトルφを算出する。 Next, the process proceeds to step 55, the gain coefficient vector KP is calculated from the above-described equation (8) in FIG. 4, and then the process proceeds to step 56, where the air-fuel ratio variation coefficient vector is calculated from the above-described equation (3) in FIG. Calculate φ.
次に、ステップ57に進み、前述した図4の式(9)により、正方行列の次回値NEXP[=P(k+1)]を算出した後、ステップ58に進み、RAMに記憶されている所定個数(本実施形態では12個)の模擬値KACT_OSiの時系列データを更新する。具体的には、RAM内の模擬値KACT_OSiの各々の値を、1制御サイクル分、古い値としてセットする(例えば、今回値KACT_OSi(k)を前回値KACT_OSi(k−1)として、前回値KACT_OSi(k−1)を前々回値KACT_OSi(k−2)としてそれぞれセットする)。 Next, the process proceeds to step 57, the next value NEXP [= P (k + 1)] of the square matrix is calculated by the above-described equation (9) in FIG. 4, and then the process proceeds to step 58, where a predetermined number stored in the RAM is stored. The time series data of the simulation value KACT_OS i (12 in this embodiment) is updated. Specifically, each value of the simulated value KACT_OS i in the RAM is set as an old value for one control cycle (for example, the current value KACT_OS i (k) is set as the previous value KACT_OS i (k−1)). The previous value KACT_OS i (k−1) is set as the previous value KACT_OS i (k−2)).
次いで、ステップ59に進み、模擬値の今回値KACT_OSiを算出した後、本処理を終了する。 Next, the process proceeds to step 59, where the present value KACT_OS i of the simulated value is calculated, and then this process ends.
次に、図16を参照しながら、前記ステップ9の空燃比ばらつき補正係数KOBSViの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ70において、前述した図7の式(10)により、空燃比ばらつき係数の移動平均値Φaveを算出する。
Next, the calculation process of the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i in
次いで、ステップ71に進み、前述した図7の式(12)により、追従誤差eを算出した後、ステップ72で、追従誤差の積分値Σeを算出する。次に、ステップ73に進み、上記ステップ70,72で算出した空燃比ばらつき係数の移動平均値Φaveおよび追従誤差の積分値Σeを用い、前述した図7の式(11)により、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出した後、本処理を終了する。
Next, the process proceeds to step 71, where the tracking error e is calculated by the above-described equation (12) in FIG. Next, the process proceeds to step 73, and the air-fuel ratio variation correction is performed by using the moving average value Φave of the air-fuel ratio variation coefficient calculated in
次に、図17を参照しながら、前記ステップ10における空燃比ばらつき補正係数の学習補正値KOBSV_LSiの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ80において、前述した図9の式(13)により、排気ガスボリュームESVを算出する。
Next, the calculation process of the learning correction value KOBSV_LS i for the air-fuel ratio variation correction coefficient in
次いで、ステップ81に進み、RAMに記憶されている、前回のループでの回帰係数ベクトルθOBSV_LSiの算出値を、その前回値PRVθOBSV_LSi[=θOBSV_LSi(k−1)]として設定する。 Next, the process proceeds to step 81, where the calculated value of the regression coefficient vector θOBSV_LS i in the previous loop stored in the RAM is set as the previous value PRVθOBSV_LS i [= θOBSV_LS i (k−1)].
次に、ステップ82に進み、前述した図9の式(22)により、学習補正値KOBSV_LSiを算出する。この後、ステップ83に進み、下記の5つの条件(a1)〜(a5)がいずれも成立しているか否かを判別する。
(a1)エンジン水温TWが所定の下限値TWOBSLより高くかつ所定の上限値TWOBSHよりも低いこと。
(a2)吸気温TAが所定の下限値TAOBSLより高くかつ所定の上限値TAOBSHよりも低いこと。
(a3)エンジン回転数NEが所定の下限値NEOBSLより高くかつ所定の上限値NEOBSHよりも低いこと。
(a4)吸気管内絶対圧PBAが所定の下限値PBOBSLより高くかつ所定の上限値PBOBSHよりも低いこと。
(a5)車速VPが所定の下限値VPOBSLより高くかつ所定の上限値VPOBSHよりも低いこと。
Next, the routine proceeds to step 82, where the learning correction value KOBSV_LS i is calculated by the equation (22) shown in FIG. Thereafter, the process proceeds to step 83 to determine whether or not any of the following five conditions (a1) to (a5) is satisfied.
(A1) The engine water temperature TW is higher than a predetermined lower limit value TWOBSL and lower than a predetermined upper limit value TWOBSH.
(A2) The intake air temperature TA is higher than a predetermined lower limit value TAOBSL and lower than a predetermined upper limit value TAOBSH.
(A3) The engine speed NE is higher than a predetermined lower limit value NEOBSL and lower than a predetermined upper limit value NEOBSH.
(A4) The intake pipe absolute pressure PBA is higher than a predetermined lower limit value PBOBSL and lower than a predetermined upper limit value PBOBSH.
(A5) The vehicle speed VP is higher than a predetermined lower limit value VPOBSL and lower than a predetermined upper limit value VPOBSH.
以上の5つの条件(a1)〜(a5)がいずれも成立しているときには、逐次型最小2乗法により、回帰係数ベクトルθOBSV_LSiを算出すべき運転状態にあるとして、ステップ84に進み、前述した図9の式(19)により、排気ガスボリュームのベクトルZを算出する。 When all of the above five conditions (a1) to (a5) are satisfied, it is determined that the regression coefficient vector θOBSV_LS i is to be calculated by the recursive least square method, and the process proceeds to step 84 and described above. The exhaust gas volume vector Z is calculated by the equation (19) in FIG.
次に、ステップ85に進み、前述した図9の式(17)により、誤差Eoviを算出した後、ステップ86に進み、RAMに記憶されている、前回のループでの正方行列の次回値NEXQi[=Qi(k+1)]の算出値を、その今回値Qiとして設定する。 Next, the process proceeds to step 85, and after calculating the error Eov i by the above-described equation (17) in FIG. 9, the process proceeds to step 86, and the next value NEXQ of the square matrix in the previous loop stored in the RAM. The calculated value of i [= Q i (k + 1)] is set as the current value Q i .
次いで、ステップ87に進み、前述した図9の式(20)により、ゲイン係数のベクトルKQiを算出した後、ステップ88に進み、前述した図9の式(15)により、回帰係数ベクトルθOBSV_LSiを算出する。次に、ステップ89に進み、前述した図9の式(21)により、正方行列の次回値NEXQi[=Qi(k+1)]を算出した後、本処理を終了する。 Next, the process proceeds to step 87, the gain coefficient vector KQ i is calculated from the above-described equation (20) in FIG. 9, and then the process proceeds to step 88, where the regression coefficient vector θOBSV_LS i is calculated from the above-described equation (15) in FIG. Is calculated. Next, the process proceeds to step 89, and the next value NEXQ i [= Q i (k + 1)] of the square matrix is calculated by the above-described equation (21) in FIG.
一方、前記ステップ83の判別結果がNOで、前記5つの条件(a1)〜(a5)の少なくとも1つが成立していないときには、ステップ90に進み、前記ステップ81で設定した回帰係数ベクトルの前回値PRVθOBSV_LSiを、今回値θOBSV_LSiに設定した後、本処理を終了する。これにより、例えば次回のループでのステップ81の処理において、回帰係数ベクトルの前回値PRVθOBSV_LSiとして、今回のループでステップ84〜89の逐次型最小2乗法により算出された値が用いられる。
On the other hand, when the determination result in
次に、図18および図19を参照しながら、以上の制御装置1により空燃比を制御した場合の動作について説明する。図18は、本実施形態の制御装置1により空燃比を制御した場合を示しており、より具体的には、第2空燃比コントローラ40により、検出空燃比KACTが値1(理論空燃比に相当する当量比)になるように制御している場合において、第1空燃比コントローラ30を停止状態から作動させたとき、すなわち、第1空燃比コントローラ30により、空燃比ばらつき係数Φi、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよび学習補正値KOBSV_LSiの算出を開始したときの動作例を示している。
Next, the operation when the air-fuel ratio is controlled by the
また、図19は、比較のために、学習補正値KOBSV_LSiを、前述した式(11),(12)のI−PD制御アルゴリズムに代えて、通常のPID制御アルゴリズム(図20の式(43),(44)に示すアルゴリズム)により算出した場合の動作の比較例を示している。また、両図において、KACT1〜4の値はそれぞれ、1番〜4番気筒#1〜#4から排出された、互いに混じり合っていない状態の排気ガス中の空燃比(当量比換算値)を表しており、具体的には、4つの測定用のLAFセンサ(図示せず)を、エキゾーストマニホールド7aの気筒#1〜#4の排気ポートの直後の部分に追加して設けるとともに、これらのLAFセンサの出力に基づいてKACT1〜4の値が算出される。
For comparison, FIG. 19 shows that the learning correction value KOBSV_LS i is replaced with the normal PID control algorithm (formula (43 in FIG. 20) instead of the I-PD control algorithm of formulas (11) and (12). ) And (44) (algorithm shown in FIG. 44) are comparative examples of operations. In both figures, the values of KACT 1 to 4 are the air-fuel ratios (equivalent ratio converted values) in the exhaust gases that are exhausted from the first to
図18に示すように、本実施形態の動作例では、第1空燃比コントローラ30が停止されているときには、各気筒から排出された排気ガスの空燃比を表すKACT1〜4が不安定な状態となり、その影響で、検出空燃比KACTも若干、不安定な状態となる。しかし、第1空燃比コントローラ30が作動すると(時刻t1)、若干の時間が経過した後、KACT1〜4がいずれも値1(理論空燃比に相当する当量比)に収束し、それに伴って、検出空燃比KACTも値1に収束していることが判る。すなわち、気筒間の空燃比のばらつきが適切に補正されていることが判る。また、空燃比ばらつき補正係数および学習補正値の積KOBSVi・KOBSV_LSi(i=1〜4)の値も安定していることが判る。
As shown in FIG. 18, in the operation example of the present embodiment, when the first air-
これに対して、図19の比較例では、第1空燃比コントローラ30が作動した時点(時刻t2)から、KACT1〜4がいずれも値1に収束するまでの整定時間が本実施形態の動作例よりも長く、それに伴い、検出空燃比KACTも値1になかなか収束しないことが判る。これに加えて、空燃比ばらつき補正係数および学習補正値の積KOBSVi・KOBSV_LSiの値もなかなか安定しないことが判る。すなわち、本実施形態のように、I−PD制御アルゴリズムを用いることにより、通常のPID制御アルゴリズムを用いた場合と比べて、気筒間の空燃比のばらつきを迅速かつ適切に補正できることが判る。これは、I−PD制御アルゴリズムの方が、PID制御アルゴリズムよりも、空燃比ばらつき係数Φiの移動平均値Φaveへの収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように、学習補正値KOBSV_LSiを算出できることによる。
On the other hand, in the comparative example of FIG. 19, the settling time from when the first air-
以上のように、本実施形態の制御装置1によれば、第1空燃比コントローラ30により、空燃比ばらつき係数Φiが算出され、これが移動平均値Φaveに収束するように、空燃比ばらつき補正係数KOBSViが算出され、その学習補正値KOBSV_LSiが算出される。また、第2空燃比コントローラ40により、検出空燃比KACTが目標空燃比KCMDに収束するように、フィードバック補正係数KSTRが算出される。そして、算出されたフィードバック補正係数KSTR、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよび学習補正値KOBSV_LSiによって、基本燃料噴射量TIBSが補正されることにより、最終燃料噴射量TOUTiが気筒毎に算出される。
As described above, according to the
この第1空燃比コントローラ30の適応オブザーバ31では、検出空燃比KACTの推定値KACT_ESTが、これと、模擬値KACT_OSiおよび空燃比ばらつき係数Φiとにより定義されるモデル[式(2)]を用いることによって推定され、さらに、この推定値KACT_ESTが検出空燃比KACTに一致するように、モデルパラメータとしての空燃比ばらつき係数Φiが逐次型最小2乗法により同定される。これにより、エンジン3の運転状態が急変することなどに伴う排気挙動のノイズ的な変動成分を、空燃比ばらつき係数Φiから除去(フィルタリング)することができ、空燃比ばらつき係数Φiを、気筒間の空燃比のばらつきを実質的に示す値として算出することができる。したがって、そのような空燃比ばらつき係数Φiに基づいて算出された空燃比ばらつき補正係数KOBSViにより、基本燃料噴射量TIBSが気筒毎に補正されるので、各気筒での燃料付着による検出空燃比KACTへの各気筒の寄与度の変化、LAFセンサ14の応答ばらつきおよび経年変化などによって、制御対象の動特性が変化したときでも、従来と異なり、制御対象の動特性の変化をモデルに反映させながら、気筒間の空燃比のばらつきを補正するように、最終燃料噴射量TOUTiを気筒毎に算出することができる。その結果、第1実施形態のように、複雑な排気レイアウトを有するエンジン3の空燃比を制御する場合でも、安定余裕が大きく、ロバスト性の高い空燃比制御を実現することができ、良好な触媒浄化率を確保することができる。
In the
また、第1空燃比コントローラ30では、空燃比ばらつき補正係数KOBSViがI−PD制御アルゴリズムにより算出されるので、空燃比ばらつき係数Φiの移動平均値Φaveへの収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出することができる。これより、各気筒の空燃比の挙動が振動的になるのを回避しながら、気筒間の空燃比のばらつきを補正できる。さらに、空燃比ばらつき補正係数KOBSViが、空燃比ばらつき係数Φiを移動平均値Φaveに収束させるように算出されるので、第1空燃比コントローラ30による空燃比制御が、第2空燃比コントローラ40による空燃比制御と互いに干渉し合うのを回避しながら、気筒間の空燃比のばらつきを補正できる。
In the first air-
さらに、第1空燃比コントローラ30では、空燃比ばらつき補正係数KOBSViの学習補正値KOBSV_LSiが、排気ガスボリュームESVを独立変数とする回帰式[式(22)]により算出されるとともに、この回帰式の回帰係数AOBSV_LSiおよび定数項BOBSV_LSiのベクトルである回帰係数ベクトルθOBSV_LSiが、逐次型最小2乗法により算出される。そのため、エンジン3が過渡運転状態などの急激に変化する運転状態にあることで、その影響により気筒間の空燃比のばらつき状態が急激に変化するときでも、学習補正値KOBSV_LSiを気筒間の空燃比のばらつき状態が適切に反映された値として算出することができる。その結果、エンジン3が過渡運転状態にあるときでも、気筒間の空燃比のばらつきを補償しながら、空燃比を適切に制御することができる。
Further, in the first air-
また、空燃比ばらつき係数Φiおよび回帰係数ベクトルθOBSV_LSiが、逐次型最小2乗法により算出されるので、統計アルゴリズムとして一般的な最小2乗法を用いる場合と比べて、空燃比制御の開始時でも、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよび学習補正値KOBSV_LSiを制御サイクル毎に算出することができる。したがって、例えば、KOBSVi,KOBSViの初期値を予め設定しておくことにより、空燃比制御の開始時、制御サイクル毎に算出された学習補正値KOBSV_LSiと、空燃比ばらつき補正係数KOBSViとの積により常に補正された値として、最終燃料噴射量TOUTiを算出することができ、空燃比制御の開始時における制御性を向上させることができる。それにより、空燃比制御の開始時における触媒浄化率をさらに向上させることができる。 In addition, since the air-fuel ratio variation coefficient Φ i and the regression coefficient vector θOBSV_LS i are calculated by the sequential least square method, compared to the case of using a general least square method as a statistical algorithm, even at the start of air-fuel ratio control. The air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i and the learning correction value KOBSV_LS i can be calculated for each control cycle. Therefore, for example, by setting the initial values of KOBSV i and KOBSV i in advance, the learning correction value KOBSV_LS i calculated for each control cycle and the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i at the start of the air-fuel ratio control The final fuel injection amount TOUT i can be calculated as a value always corrected by the product of the above, and the controllability at the start of air-fuel ratio control can be improved. Thereby, the catalyst purification rate at the start of air-fuel ratio control can be further improved.
なお、第1実施形態は、学習補正値KOBSV_LSiの算出に用いる回帰式として1次式を用いた例であるが、回帰式はこれに限らず、n次式(nは2以上の整数)でもよい。そのようにした場合でも、n次式の回帰係数および定数項を逐次型最小2乗法で算出することにより、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、回帰式の回帰係数および定数項として、複数の運転領域毎に予め設定された所定値を用いることにより、学習補正値KOBSV_LSiを算出してもよい。このようにすれば、学習補正値KOBSV_LSiの演算時間を短縮することができ、ECU2の演算負荷を低減することができる。
The first embodiment is an example in which a linear expression is used as a regression expression used for calculating the learning correction value KOBSV_LS i , but the regression expression is not limited to this, and an n-order expression (n is an integer of 2 or more). But you can. Even in such a case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by calculating the regression coefficient and the constant term of the nth order equation by the sequential least square method. Further, the learning correction value KOBSV_LS i may be calculated by using a predetermined value set in advance for each of a plurality of operation regions as the regression coefficient and constant term of the regression equation. In this way, the calculation time of the learning correction value KOBSV_LS i can be shortened, and the calculation load on the
また、空燃比ばらつき係数Φiをその移動平均値Φaveに収束させるために、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出する制御アルゴリズムは、第1実施形態のI−PD制御アルゴリズムに限らず、他の制御アルゴリズムを用いてもよいことは言うまでもない。例えば、I−PD制御アルゴリズムに代えて、図20の式(45),(46)に示すIP−D制御アルゴリズム(微分先行型PID制御アルゴリズム)を用いることにより、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出してもよく、また、同図の式(47)〜(49)に示す応答指定型制御アルゴリズム(スライディングモード制御アルゴリズムまたはバックステッピング制御アルゴリズム)を用いることにより、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出してもよい。これらの制御アルゴリズムを用いた場合でも、実施形態のI−PD制御アルゴリズムを用いた場合と同様に、空燃比ばらつき係数Φiの移動平均値Φaveへの収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出することができ、その結果、気筒間の空燃比のばらつきを迅速かつ適切に補正できる。 Further, the control algorithm for calculating the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i in order to converge the air-fuel ratio variation coefficient Φ i to the moving average value Φave is not limited to the I-PD control algorithm of the first embodiment. It goes without saying that a control algorithm may be used. For example, instead of the I-PD control algorithm, the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i is calculated by using the IP-D control algorithm (differential preceding PID control algorithm) shown in equations (45) and (46) of FIG. The air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i may be calculated by using a response designating control algorithm (sliding mode control algorithm or backstepping control algorithm) shown in equations (47) to (49) in FIG. It may be calculated. Even when these control algorithms are used, overshoot does not occur in the convergence behavior of the air-fuel ratio variation coefficient Φ i to the moving average value Φave, as in the case of using the I-PD control algorithm of the embodiment. Thus, the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i can be calculated, and as a result, variations in the air-fuel ratio among the cylinders can be corrected quickly and appropriately.
さらに、以上のように、空燃比ばらつき補正係数KOBSViの算出において、I−PD制御アルゴリズム、IP−D制御アルゴリズムおよび応答指定型制御アルゴリズムを用いた場合には、そのフィードバックゲインを最適レギュレータ理論またはH∞制御理論に基づいて決定してもよい。このようにすれば、空燃比ばらつき係数Φiの移動平均値Φaveへの収束挙動において、オーバーシュートの発生をより効果的に抑制でき、その結果、気筒間の空燃比のばらつき補正の精度をさらに向上させることができる。 Further, as described above, when the I-PD control algorithm, the IP-D control algorithm, and the response designation control algorithm are used in the calculation of the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i , the feedback gain is set to the optimum regulator theory or It may be determined based on H∞ control theory. In this way, in the convergence behavior of the air-fuel ratio variation coefficient Φ i to the moving average value Φave, it is possible to more effectively suppress the occurrence of overshoot, and as a result, the accuracy of correcting the variation in air-fuel ratio among cylinders can be further increased. Can be improved.
また、空燃比ばらつき係数Φiが移動平均値Φaveに収束するまでの整定時間が長くてもよい場合には、前述した図20の式(43),(44)に示すPID制御アルゴリズムにより、空燃比ばらつき補正係数KOBSViを算出してもよいことは言うまでもない。さらに、空燃比ばらつき係数Φiを収束させる目標値としての空燃比ばらつき係数の平均値は、実施形態の移動平均値Φaveに限らず、加重平均値などでもよい。 Further, when the settling time until the air-fuel ratio variation coefficient Φ i converges to the moving average value Φave may be long, the PID control algorithm shown in the equations (43) and (44) of FIG. It goes without saying that the fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i may be calculated. Furthermore, the average value of the air-fuel ratio variation coefficient as a target value for converging the air-fuel ratio variation coefficient Φ i is not limited to the moving average value Φave of the embodiment, and may be a weighted average value.
さらに、第1実施形態の第1空燃比コントローラ30の適応オブザーバ31は、図4の式(3)〜(9)に示す可変ゲイン型の逐次型最小2乗法により、空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k)を同定した例であるが、適応オブザーバ31における空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k)の同定アルゴリズムは、これに限らないことは言うまでもない。例えば、図21の式(50)〜(57)に示すδ修正法を適用した固定ゲイン法により、空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k)を同定してもよい。
Further, the
同図の式(50)のφbaseは、式(51)のように定義される基準値ベクトル(モデルパラメータ基準値)であり、このベクトルの4つの要素である基準値Φbase1〜Φbase4は、排気ガスボリュームESVに応じて、図22に示すテーブルを検索することにより算出される。同図に示すように、4つの基準値Φbase1〜Φbase4は、いずれも値1付近の値として設定されている。また、式(50)のdφ(k)は、式(52)のように定義される補正項(補正成分)であり、式(53)〜(57)により算出される。
Φbase in equation (50) in the figure is a reference value vector (model parameter reference value) defined as in equation (51), and reference values Φbase1 to Φbase4 which are four elements of this vector are exhaust gas. It is calculated by searching the table shown in FIG. 22 according to the volume ESV. As shown in the figure, the four reference values Φbase1 to Φbase4 are all set as values in the vicinity of the
以上のδ修正法を適用した固定ゲイン法により、空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k)を同定した場合には、逐次型最小2乗法の場合と比べて、演算時間を短縮でき、ECU2における演算負荷を低減できる。その結果、ECU2の小型化・低コスト化を図ることができる。これに加えて、ベクトルφ(k)の同定値を、値1の付近に拘束できるので、エンジン3が過渡運転状態などの空燃比の変化が激しい運転状態にあるときでも、気筒間の空燃比のばらつきを表す空燃比ばらつき係数のベクトルφ(k)を、空燃比の挙動が適切に反映された値として、迅速かつ適切に算出することができ、空燃比制御の安定性を向上させることができる。
When the vector φ (k) of the air-fuel ratio variation coefficient is identified by the fixed gain method to which the above δ correction method is applied, the calculation time can be shortened compared with the case of the sequential least square method, and the calculation in the
なお、上記の固定ゲイン法において、図22に示すテーブルが予め準備できない場合には、4つの要素Φbase1〜Φbase4をいずれも、値1に設定してもよい。
In the above-described fixed gain method, when the table shown in FIG. 22 cannot be prepared in advance, any of the four elements Φbase1 to Φbase4 may be set to a
また、図12のステップ2における基本燃料噴射量TIBSの算出手法は、基本燃料噴射量TIBSを、吸入空気量GAIRに応じてテーブルを検索することにより算出した第1実施形態の例に限らず、例えば、吸気管内絶対圧PBAおよびエンジン回転数NEに応じて、マップ検索することにより、基本燃料噴射量TIBSを算出する手法でもよい。
Further, the calculation method of the basic fuel injection amount TIBS in
次に、本発明の第2実施形態に係る制御装置1について説明する。この制御装置1は、前述した第1実施形態の制御装置1と比べると、図23,24に示すように、第3空燃比コントローラ60を備える点のみが異なっており、それ以外は同様に構成されている。したがって、以下、この第3空燃比コントローラ60を中心に説明するとともに、第1実施形態と同じ構成要素については、同一の参照番号を付し、その説明は適宜、省略する。
Next, the
この制御装置1では、後述するように、第3空燃比コントローラ60により、気筒間の吸入空気量のばらつきを補正するために、吸気量ばらつき補正係数KICYLiおよびその学習補正値KICYL_LSiがそれぞれ算出される。そして、基本燃料噴射量TIBSに、補正目標空燃比KCMDM、総補正係数KTOTAL、フィードバック補正係数KSTR、空燃比ばらつき補正係数KOBSVi、、空燃比ばらつき補正係数の学習補正値KOBSV_LSi、吸気量ばらつき補正係数KICYLiおよび吸気量ばらつき補正係数の学習補正値KICYL_LSiがそれぞれ乗算されることにより、要求燃料噴射量TCYLiが気筒毎に算出される。次いで、付着補正部50により、最終燃料噴射量TOUTiが、要求燃料噴射量TCYLiに基づいて気筒毎に算出される。
In this
次に、第3空燃比コントローラ60について説明する。図25に示すように、エアフローセンサ9によりエンジン3への吸入空気量GAIRを検出した場合、各気筒の吸気挙動に起因して吸気の脈動も検出される。この吸気の脈動は、気筒間に吸入空気量のばらつきが生じた場合には、同図に示すように、不規則なものとなる。すなわち、同図は、4番気筒#4における吸入空気量が他の気筒よりも少ない例を示している。
Next, the third air-
この第3空燃比コントローラ60(第3燃料量補正手段)は、上記のような気筒間の吸入空気量のばらつきを推定し、それに応じて燃料噴射量を補正するためのものであり、適応オブザーバ61、吸気量ばらつき補正係数算出部62、学習補正値算出部63および乗算部64で構成されている。この第3空燃比コントローラ60では、以下に述べるアルゴリズムにより、適応オブザーバ61(模擬値生成手段、推定手段、同定手段、遅延手段)において、吸気量ばらつき係数Ψiが気筒毎に算出され、吸気量ばらつき補正係数算出部62(第3補正値算出手段)において、吸気量ばらつき補正係数KICYLiが気筒毎に算出され、学習補正値算出部63(学習補正値算出手段)において、吸気量ばらつき補正係数の学習補正値KICYL_LSiが気筒毎に算出される。さらに、乗算部64により、吸気量ばらつき補正係数KICYL1〜KICYL4に、学習補正値KICYL_LS1〜KICYL_LS4がそれぞれ乗算される。すなわち、吸気量ばらつき補正係数KICYLiが学習補正値KICYL_LSiにより補正される。
The third air-fuel ratio controller 60 (third fuel amount correction means) estimates the variation in intake air amount between the cylinders as described above, and corrects the fuel injection amount accordingly, and is an adaptive observer. 61, an intake air amount variation correction
次に、上記適応オブザーバ61のアルゴリズムについて説明する。まず、図26に示すように、エンジン3の吸気系を、4つの模擬値GAIR_OS1〜GAIR_OS4および4つの吸気量ばらつき係数Ψ1〜Ψ4で表される系として見なす。これらの模擬値GAIR_OSiは、吸入空気の吸気開始タイミングおよび吸気挙動を気筒毎に模擬化した値であり、吸気量ばらつき係数Ψiは、気筒間の吸入空気量のばらつきおよび吸気挙動の変動分を表す値である。この系を離散時間系モデルとしてモデル化すると、図27に示す式(58)が得られる。同式(58)において、d’は、吸気管4内を流れる空気がエアフローセンサ9から各気筒に到達するまでのむだ時間(所定の遅延時間)を表しており、本実施形態では、所定の一定値に予め設定される。なお、むだ時間d’をエンジン3の運転状態(エンジン回転数NEなど)に応じて設定してもよい。
Next, the algorithm of the
本実施形態の適応オブザーバ61では、上記式(58)の左辺を吸入空気量の推定値GAIR_EST(k)に置き換えた式、すなわち図27の式(59)がモデルとして用いられ、模擬値GAIR_OSiが、後述するように信号発生器61aにより生成されるとともに、式(59)のモデルパラメータとしての吸気量ばらつき係数Ψiのベクトルψ(k)が、推定値GAIR_EST(k)が吸入空気量GAIR(k−d’)に一致するように、図27の式(60)〜(66)に示す可変ゲイン型の逐次型最小2乗法アルゴリズムにより、同定される。
In the
同式(60)におけるKR(k)はゲイン係数のベクトルを、ide’(k)は同定誤差をそれぞれ表している。また、式(61)におけるψ(k)Tは、ψ(k)の転置行列を表している。式(60)の同定誤差ide’(k)は、図27の式(62)〜(64)により算出され、この式(63)のζ’(k)は、式(64)のように定義される模擬値のベクトルである。さらに、上記ゲイン係数のベクトルKR(k)は、図27の式(65)により算出され、この式(65)のR(k)は、図27の式(66)で定義される4次の正方行列である。 In the equation (60), KR (k) represents a vector of gain coefficients, and ide ′ (k) represents an identification error. Further, ψ (k) T in the equation (61) represents a transposed matrix of ψ (k). The identification error ide ′ (k) in the equation (60) is calculated by the equations (62) to (64) in FIG. 27, and ζ ′ (k) in the equation (63) is defined as the equation (64). This is a vector of simulated values. Further, the gain coefficient vector KR (k) is calculated by the equation (65) in FIG. 27, and R (k) in the equation (65) is a fourth-order defined by the equation (66) in FIG. It is a square matrix.
以上のように、この適応オブザーバ61では、上記式(60)〜(66)に示す逐次型最小2乗法アルゴリズムにより、吸気量ばらつき係数Ψiのベクトルψ(k)が同定される。それにより、エンジン3の運転状態が急変することなどに伴う吸気挙動のノイズ的な変動成分を、吸気量ばらつき係数Ψiから除去(フィルタリング)することができ、吸気量ばらつき係数Ψiを、気筒間の吸入空気量のばらつきを実質的に示す値として算出することができる。
As described above, in this
以上の適応オブザーバ61の構成は、前述した第1空燃比コントローラ30の適応オブザーバ31と同様に、図28のブロック図に示すものとなる。すなわち、同図に示すように、この適応オブザーバ61では、信号発生器61aにより、模擬値GAIR_OSiのベクトルζ’(k)が生成される。より具体的には、この信号発生器61aでは、図29に示すように、模擬値GAIR_OSiは、互いの和が常に値1になるように、三角波や台形波などを交互に組み合わせたような信号値として生成される。さらに、乗算器61bにおいて、この模擬値のベクトルζ’(k)に、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k−1)を乗算した値として、吸入空気量の推定値GAIR_EST(k)が生成される。そして、差分器61dにより、吸入空気量GAIR(k−d’)と推定値GAIR_EST(k)との偏差として、同定誤差ide’(k)が生成される。
The configuration of the
また、論理演算器61eにより、模擬値のベクトルζ’(k)に基づいて、ゲイン係数のベクトルKR(k)が生成され、乗算器61fにおいて、同定誤差ide’(k)とゲイン係数のベクトルKR(k)の積[ide’(k)・KR(k)]が生成される。次に、加算器61gにより、積[ide’(k)・KR(k)]と、遅延された吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k−1)との和として、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)が生成される。
Further, the
次に、前記吸気量ばらつき補正係数算出部62における、吸気量ばらつき補正係数KICYLi(第3補正値)を算出するアルゴリズムについて説明する。この吸気量ばらつき補正係数算出部62では、まず、図30の式(67)により、適応オブザーバ61で算出された吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)、すなわち4つの吸気量ばらつき係数Ψ1(k)〜Ψ4(k)に基づき、吸気量ばらつき係数の移動平均値Ψave(k)が算出される。次に、吸気量ばらつき係数Ψi(k)を移動平均値Ψave(k)に収束させるように、吸気量ばらつき補正係数KICYLiをI−PD制御(比例・微分先行型PID制御)アルゴリズムにより気筒毎に算出する。このI−PD制御アルゴリズムは、図30の式(68),(69)に示すものとなる。
Next, an algorithm for calculating the intake air amount variation correction coefficient KICYL i ( third correction value ) in the intake air amount variation correction
ここで、第3空燃比コントローラ60による気筒間の吸入空気量のばらつきを補正するための空燃比制御は、第1空燃比コントローラ30による気筒間の空燃比のばらつきを補正するための空燃比制御と互いに干渉し合う可能性があるので、これを回避するために、2つのコントローラ30,60において、空燃比ばらつき係数Φi(k)の移動平均値Φaveへの収束速度と、吸気量ばらつき係数Ψi(k)の移動平均値Ψave(k)への収束速度とを互いに異ならせる必要がある。
Here, the air-fuel ratio control for correcting the variation in the intake air amount between the cylinders by the third air-
本実施形態では、上記式(68)のフィードバックゲインFI’,GI’,HI’は、その絶対値が、前述した式(11)のフィードバックゲインFI,GI,HIの絶対値よりも大きい値になるように設定される。すなわち、0<|FI|<|FI’|、0<|GI|<|GI’|、0<|HI|<|HI’|の関係が成立するように、各フィードバックゲインが設定される。これにより、吸気量ばらつき係数Ψi(k)の移動平均値Ψave(k)への収束速度が、空燃比ばらつき係数Φi(k)の移動平均値Φaveへの収束速度よりも速くなるように、空燃比が制御される。これは、エアフローセンサ9の方が、LAFセンサ14よりもS/N比が良いので、各フィードバックゲインを上記のような関係に設定することにより、2つのコントローラ30,60による空燃比制御が互いに干渉し合うのを回避しながら、空燃比制御の安定性を全体として確保できることによる。
In the present embodiment, the feedback gains FI ′, GI ′, and HI ′ in the above formula (68) are larger in absolute value than the absolute values of the feedback gains FI, GI, and HI in the above-described formula (11). Is set to be That is, each feedback gain is set so that the relationship of 0 <| FI | <| FI ′ |, 0 <| GI | <| GI ′ |, 0 <| HI | <| HI ′ | Thereby, the convergence speed of the intake air amount variation coefficient Ψ i (k) to the moving average value Ψave (k) is faster than the convergence speed of the air-fuel ratio variation coefficient Φ i (k) to the moving average value Φave. The air-fuel ratio is controlled. This is because the
これに加えて、I−PD制御アルゴリズムにより、吸気量ばらつき補正係数KICYLiが、吸気量ばらつき係数Ψi(k)をその移動平均値Ψave(k)に収束させるように、算出されるので、吸気量ばらつき係数Ψi(k)の移動平均値Ψave(k)への収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように制御できる。それにより、第3空燃比コントローラ60により、気筒間の空燃比のばらつきを補正するための空燃比制御が実行された場合、この空燃比制御による集合部空燃比の変化によって、第2空燃比コントローラ40による空燃比制御の制御性が低下するのを回避することができる。
In addition, since the intake air amount variation correction coefficient KICYL i is calculated by the I-PD control algorithm so that the intake air amount variation coefficient Ψ i (k) converges to the moving average value Ψave (k), In the convergence behavior of the intake air amount variation coefficient ψ i (k) to the moving average value ψave (k), control can be performed so that no overshoot occurs. Thus, when the third air-
次に、前記学習補正値算出部63による、吸気量ばらつき補正係数KICYLiの学習補正値KICYL_LSiを算出するアルゴリズムについて説明する。上記吸気量ばらつき補正係数KICYLiは、エンジン3の運転状態の影響を受けやすいものであり、エンジン3の運転状態が変化すると、それに応じて変化する。図31は、エンジン3の運転状態を表す運転状態パラメータとしての排気ガスボリュームESV(k)と吸気量ばらつき補正係数KICYLi(k)との関係を示している。
Next, an algorithm for calculating the learning correction value KICYL_LS i of the intake air amount variation correction coefficient KICYL i by the learning correction
図31を参照すると、この吸気量ばらつき補正係数KICYLi(k)においても、前述した空燃比ばらつき補正係数KOBSVi(k)と同様に、吸気量ばらつき補正係数KICYLi(k)を従属変数とし、排気ガスボリュームESV(k)を独立変数とする1次式により、吸気量ばらつき補正係数KICYLi(k)の近似値すなわち推定値を算出できることが判る。したがって、学習補正値算出部63では、吸気量ばらつき補正係数の学習補正値KICYL_LSi(k)を、図32の式(70)に示す回帰式により算出される推定値として定義するとともに、その回帰係数AICYL_LSiおよび定数項BICYL_LSiのベクトル(以下「回帰係数ベクトル」という)θICYL_LSi(k)が、図32の式(71)〜(77)に示す逐次型最小2乗法により算出される。
Referring to FIG. 31, in this intake air amount variation correction coefficient KICYL i (k), similarly to the air-fuel ratio variation correction coefficient KOBSV i (k) described above, the intake air amount variation correction coefficient KICYL i (k) is used as a dependent variable. It can be seen that an approximate value, that is, an estimated value of the intake air amount variation correction coefficient KICYL i (k) can be calculated by a linear expression using the exhaust gas volume ESV (k) as an independent variable. Therefore, the learning correction
この式(71)において、KUi(k)はゲイン係数のベクトルを、Eici(k)は誤差をそれぞれ表している。また、この誤差Eici(k)は、図32の式(73)により算出される。さらに、上記ゲイン係数のベクトルKUi(k)は、図32の式(76)により算出され、この式(76)のUi(k)は、図32の式(77)で定義される2次の正方行列である。 In this equation (71), KU i (k) represents a vector of gain coefficients, and Eic i (k) represents an error. The error Eic i (k) is calculated by the equation (73) in FIG. Further, the gain coefficient vector KU i (k) is calculated by the equation (76) in FIG. 32, and U i (k) in the equation (76) is defined by the equation (77) in FIG. The following square matrix.
また、学習補正値KICYL_LSi(k)は、具体的には、図32の式(78)により算出される。なお、後述するように、エンジン3が極端な運転状態または運転環境にあるときには、以上の逐次型最小2乗法による回帰係数AICYL_LSiおよび定数項BICYL_LSiの算出は回避され、その回帰係数ベクトルの前回値θICYL_LSi(k−1)が、学習補正値KICYL_LSi(k)の算出において、今回値θICYL_LSi(k)として使用される。
Further, the learning correction value KICYL_LS i (k) is specifically calculated by the equation (78) in FIG. As will be described later, when the
以上の式(71)〜(78)に示すアルゴリズムにより、学習補正値算出部63では、学習補正値KICYL_LSi(k)が、これと吸気量ばらつき補正係数KICYLi(k)との積に収束するように算出される。
In the learning correction
なお、図25に示すように、吸気管内絶対圧センサ11で吸気管内絶対圧PBAを検出した場合でも、吸気の脈動を検出することができるので、以上の式(58)〜(78)において、「GAIR」で表されるパラメータを「PBA」で表されるパラメータに置き換えたアルゴリズムと、吸気管内絶対圧センサ11で検出された吸気管内絶対圧PBAとを用いることにより、気筒間の吸入空気量のばらつきを補正するための空燃比コントローラを構成することができる。
As shown in FIG. 25, even when the intake pipe absolute pressure PBA is detected by the intake pipe
以下、第2実施形態における空燃比制御処理について、図33〜図36を参照しながら説明する。図33は、この制御処理のメインルーチンを示しており、本処理は、TDC信号の入力に同期して割り込み実行される。同図に示すように、本処理は、ステップ111〜113以外の各ステップは、第1実施形態の図12のステップ1〜13と同様であるので、ここでは、ステップ111〜113を中心に説明する。
Hereinafter, the air-fuel ratio control process in the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 33 shows the main routine of this control process, and this process is interrupted in synchronization with the input of the TDC signal. As shown in the figure, since this process is the same as
すなわち、ステップ110で、空燃比ばらつき補正係数の学習補正値KOBSV_LSiを算出した後、ステップ111において、後述するように、吸気量ばらつき係数のベクトルψを算出する。
That is, after the learning correction value KOBSV_LS i of the air-fuel ratio variation correction coefficient is calculated in
次いで、ステップ112に進み、吸気量ばらつき補正係数KICYLiを算出した後、ステップ113に進み、吸気量ばらつき補正係数の学習補正値KICYL_LSiを算出する。次に、前述したステップ11〜13と同様に、ステップ114〜116を実行した後、本処理を終了する。
Next, the routine proceeds to step 112, and after calculating the intake air amount variation correction coefficient KICYL i , the routine proceeds to step 113, where the learning correction value KICYL_LS i of the intake amount variation correction coefficient is calculated. Next, similarly to
次に、図34を参照しながら、上記ステップ111の吸気量ばらつき係数のベクトルψの算出処理について説明する。この処理では、前述した図15の空燃比ばらつき係数のベクトルφの算出処理と同様の手法により、吸気量ばらつき係数のベクトルψが算出される。すなわち、ステップ120において、RAMに記憶されている、前回のループでの吸気量ばらつき係数のベクトルψの算出値を、その前回値RRVψ[=ψ(k−1)]として設定する。
Next, the processing for calculating the vector ψ of the intake air amount variation coefficient in
次いで、ステップ121に進み、模擬値の今回値GAIR_OSiを算出した後、ステップ122に進み、前記図27の式(64)により、模擬値のベクトルζ’を算出する。 Next, the process proceeds to step 121, where the simulation current value GAIR_OS i is calculated. Then, the process proceeds to step 122, where the simulation value vector ζ ′ is calculated by the equation (64) in FIG.
次に、ステップ123に進み、前記図27の式(63)により、吸入空気量の推定値GAIR_ESTを算出した後、ステップ124に進み、前述した図27の式(62)により、同定誤差ide’を算出する。 Next, the process proceeds to step 123, and after calculating the intake air amount estimated value GAIR_EST from the equation (63) in FIG. 27, the process proceeds to step 124, and the identification error ide ′ is calculated from the equation (62) in FIG. Is calculated.
次いで、ステップ125に進み、RAMに記憶されている、前回のループでの正方行列の次回値NEXR[=R(k+1)]の算出値を、その今回値Rとして設定した後、ステップ126に進み、前述した図27の式(65)により、ゲイン係数のベクトルKRを算出する。 Next, the process proceeds to step 125, where the calculated value of the next value NEXR [= R (k + 1)] of the square matrix in the previous loop stored in the RAM is set as the current value R, and then the process proceeds to step 126. The gain coefficient vector KR is calculated by the above-described equation (65) in FIG.
次に、ステップ127に進み、前述した図27の式(60)により、吸気量ばらつき係数のベクトルψを算出した後、ステップ128に進み、前述した図27の式(66)により、正方行列の次回値NEXR[=R(k+1)]を算出する。 Next, the process proceeds to step 127, and after calculating the vector ψ of the intake air amount variation coefficient by the above-described equation (60) in FIG. 27, the process proceeds to step 128, and the square matrix is calculated by the above-described equation (66) in FIG. The next value NEXR [= R (k + 1)] is calculated.
次いで、ステップ129に進み、RAMに記憶されている所定個数(本実施形態では12個)の吸入空気量GAIRの時系列データを更新する。具体的には、RAM内の吸入空気量GAIRの各々の値を、1制御サイクル分、古い値としてセットする(例えば、今回値GAIR(k)を前回値GAIR(k−1)として、前回値GAIR(k−1)を前々回値GAIR(k−2)としてそれぞれセットする)。この後、本処理を終了する。 Next, the process proceeds to step 129, and the time series data of a predetermined number (in this embodiment, 12) of intake air amounts GAIR stored in the RAM are updated. Specifically, each value of the intake air amount GAIR in the RAM is set as an old value for one control cycle (for example, the current value GAIR (k) is set as the previous value GAIR (k−1), and the previous value is set. GAIR (k-1) is set as the previous value GAIR (k-2), respectively). Then, this process is complete | finished.
次に、図35を参照しながら、前記ステップ112の吸気量ばらつき補正係数KICYLiの算出処理について説明する。この処理では、前述した図16の空燃比ばらつき補正係数KOBSViの算出処理と同様の手法により、吸気量ばらつき補正係数KICYLiが算出される。すなわち、まず、ステップ140において、前述した図30の式(67)により、吸気量ばらつき係数の移動平均値Ψaveを算出する。
Next, the calculation process of the intake air amount variation correction coefficient KICYL i in
次いで、ステップ141に進み、前述した図30の式(69)により、追従誤差e’を算出した後、ステップ142で、追従誤差の積分値Σe’を算出する。次に、ステップ143に進み、上記ステップ140,142で算出した吸気量ばらつき係数の移動平均値Ψaveおよび追従誤差の積分値Σe’を用い、前述した図30の式(68)により、空燃比ばらつき補正係数KICYLiを算出した後、本処理を終了する。
Next, the process proceeds to step 141, where the tracking error e ′ is calculated by the above-described equation (69) in FIG. 30, and then, in
次に、図36を参照しながら、前記ステップ113の吸気量ばらつき補正係数の学習補正値KICYL_LSiの算出処理について説明する。この処理では、前述した図17の空燃比ばらつき補正係数の学習補正値KOBSV_LSiの算出処理と同様の手法により、吸気量ばらつき補正係数の学習補正値KICYL_LSiが算出される。すなわち、まず、ステップ150において、前述した図9の式(13)により、排気ガスボリュームESVを算出する。
Next, the calculation processing of the learning correction value KICYL_LS i of the intake air amount variation correction coefficient in the step 113 will be described with reference to FIG. In this process, by the same method as calculating process of the learning correction value KOBSV_LS i of the air-fuel ratio variation correction coefficient of FIG. 17 described above, the learning correction value KICYL_LS i of the intake air amount variation correction coefficient is calculated. That is, first, in
次いで、ステップ151に進み、RAMに記憶されている、前回のループでの回帰係数ベクトルθICYL_LSiの算出値を、その前回値PRVθICYL_LSi[=θICYL_LSi(k−1)]として設定する。 Next, the process proceeds to step 151, where the calculated value of the regression coefficient vector θICYL_LS i in the previous loop stored in the RAM is set as the previous value PRVθICYL_LS i [= θICYL_LS i (k−1)].
次に、ステップ152に進み、前述した図32の式(78)により、学習補正値KICYL_LSiを算出する。この後、ステップ153に進み、下記の5つの条件(a6)〜(a10)がいずれも成立しているか否かを判別する。
(a6)エンジン水温TWが所定の下限値TWICYLより高くかつ所定の上限値TWICYHよりも低いこと。
(a7)吸気温TAが所定の下限値TAICYLより高くかつ所定の上限値TAICYHよりも低いこと。
(a8)エンジン回転数NEが所定の下限値NEICYLより高くかつ所定の上限値NEICYHよりも低いこと。
(a9)吸気管内絶対圧PBAが所定の下限値PBICYLより高くかつ所定の上限値PBICYHよりも低いこと。
(a10)車速VPが所定の下限値VPICYLより高くかつ所定の上限値VPICYHよりも低いこと。
Next, the routine proceeds to step 152, where the learning correction value KICYL_LS i is calculated by the equation (78) shown in FIG. Thereafter, the process proceeds to step 153, where it is determined whether or not any of the following five conditions (a6) to (a10) is satisfied.
(A6) The engine water temperature TW is higher than a predetermined lower limit value TWICYL and lower than a predetermined upper limit value TWICYH.
(A7) The intake air temperature TA is higher than a predetermined lower limit value TAICYL and lower than a predetermined upper limit value TAICYH.
(A8) The engine speed NE is higher than a predetermined lower limit value NEICYL and lower than a predetermined upper limit value NEICYH.
(A9) The intake pipe absolute pressure PBA is higher than a predetermined lower limit value PBICYL and lower than a predetermined upper limit value PBICYH.
(A10) The vehicle speed VP is higher than a predetermined lower limit value VPICYL and lower than a predetermined upper limit value VPICYH.
以上の5つの条件(a6)〜(a10)がいずれも成立しているときには、逐次型最小2乗法により、回帰係数ベクトルθICYL_LSiを算出すべき運転状態にあるとして、ステップ154に進み、前述した図32の式(75)により、排気ガスボリュームのベクトルZ’を算出する。 When all of the above five conditions (a6) to (a10) are satisfied, it is determined that the regression coefficient vector θICYL_LS i is to be calculated by the successive least squares method, and the process proceeds to step 154 and described above. The vector Z ′ of the exhaust gas volume is calculated from the equation (75) in FIG.
次に、ステップ155に進み、前述した図32の式(73)により、誤差Eiciを算出した後、ステップ156に進み、RAMに記憶されている、前回のループでの正方行列の次回値NEXUi[=Ui(k+1)]の算出値を、その今回値Uiとして設定する。 Next, the process proceeds to step 155, and after calculating the error Eic i by the above-described equation (73) in FIG. 32, the process proceeds to step 156 and the next value NEXU of the square matrix in the previous loop stored in the RAM. The calculated value of i [= U i (k + 1)] is set as the current value U i .
次いで、ステップ157に進み、前述した図32の式(76)により、ゲイン係数のベクトルKUiを算出した後、ステップ158に進み、前述した図32の式(71)により、回帰係数ベクトルθICYL_LSiを算出する。次に、ステップ159に進み、前述した図32の式(77)により、正方行列の次回値NEXUi[=Ui(k+1)]を算出した後、本処理を終了する。 Next, the process proceeds to step 157, and after calculating the gain coefficient vector KU i by the above-described equation (76) in FIG. 32, the process proceeds to step 158, and the regression coefficient vector θICYL_LS i by the above-described equation (71) in FIG. Is calculated. Next, the process proceeds to step 159, and the next value NEXU i [= U i (k + 1)] of the square matrix is calculated by the above-described equation (77) of FIG.
一方、前記ステップ153の判別結果がNOで、前記5つの条件(a6)〜(a10)の少なくとも1つが成立していないときには、ステップ160に進み、前記ステップ151で設定した回帰係数ベクトルの前回値PRVθICYL_LSiを、今回値θICYL_LSiに設定した後、本処理を終了する。これにより、例えば次回のループでのステップ151の処理において、回帰係数ベクトルの前回値PRVθICYL_LSiとして、今回のループでステップ154〜159の逐次型最小2乗法により算出された値が用いられる。
On the other hand, if the determination result in
以上のように、第2実施形態の制御装置1によれば、第1空燃比コントローラ30により、空燃比ばらつき補正係数KOBSViおよび学習補正値KOBSV_LSiが算出され、第2空燃比コントローラ40により、フィードバック補正係数KSTRが算出される。さらに、第3空燃比コントローラ60により、吸気量ばらつき係数Ψiが算出され、これが移動平均値Ψaveに収束するように、吸気量ばらつき補正係数KICYLiが算出され、その学習補正値KICYL_LSiが算出される。そして、算出されたフィードバック補正係数KSTR、空燃比ばらつき補正係数KOBSVi、学習補正値KOBSV_LSi、吸気量ばらつき補正係数KICYLiおよび学習補正値KICYL_LSiによって、基本燃料噴射量TIBSが補正されることにより、最終燃料噴射量TOUTiが気筒毎に算出される。
As described above, according to the
この第3空燃比コントローラ60の適応オブザーバ61では、吸入空気量GAIRの推定値GAIR_ESTが、これと、模擬値GAIR_OSiおよび吸気量ばらつき係数Ψiとにより定義されるモデル[式(59)]を用いることによって推定され、さらに、この推定値GAIR_ESTが吸入空気量GAIRに一致するように、モデルパラメータとしての吸気量ばらつき係数Ψiが逐次型最小2乗法により同定される。これにより、エンジン3の運転状態が急変することなどに伴う吸気挙動のノイズ的な変動成分を、吸気量ばらつき係数Ψiから除去(フィルタリング)することができ、吸気量ばらつき係数Ψiを、気筒間の空燃比のばらつきを実質的に示す値として算出することができる。したがって、そのような吸気量ばらつき係数Ψiに基づいて算出された吸気量ばらつき補正係数KICYLiにより、基本燃料噴射量TIBSが気筒毎に補正されるので、エアフローセンサ9の応答ばらつきおよび経年変化などによって、制御対象の動特性が変化したときでも、制御対象の動特性の変化をモデルに反映させながら、気筒間の吸入空気量のばらつきを補正するように、最終燃料噴射量TOUTiを気筒毎に算出することができる。その結果、本実施形態のように、複雑な排気レイアウトを有するエンジン3の空燃比を制御する場合でも、第1実施形態の制御装置1よりも、さらに安定余裕が大きく、ロバスト性の高い空燃比制御を実現することができ、より良好な触媒浄化率を確保することができる。
In the
また、第3空燃比コントローラ60では、吸気量ばらつき補正係数KICYLiがI−PD制御アルゴリズムにより算出されるので、吸気量ばらつき係数Ψiの移動平均値Ψaveへの収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように、吸気量ばらつき補正係数KICYLiを算出することができる。これより、各気筒の吸入空気量の挙動が振動的になるのを回避しながら、気筒間の吸入空気量のばらつきを補正できる。これに加えて、I−PD制御アルゴリズムにおいて、吸気量ばらつき係数Ψiの移動平均値Ψaveへの収束速度が、空燃比ばらつき係数Φiの移動平均値Φaveへの収束速度よりも速くなるように、各フィードバックゲインFI’,GI’,HI’の値が設定されるので、第3空燃比コントローラ60による空燃比制御と、第1空燃比コントローラ30による空燃比制御とが互いに干渉し合うのを回避できる。さらに、吸気量ばらつき補正係数KICYLiが、吸気量ばらつき係数Ψiを移動平均値Ψaveに収束させるように算出されるので、第3空燃比コントローラ60による空燃比制御と、第2空燃比コントローラ40による空燃比制御とが互いに干渉し合うのを回避できる。以上により、第3空燃比コントローラ60による空燃比制御、第1空燃比コントローラによる空燃比制御、および第2空燃比コントローラ40による空燃比制御が互いに干渉し合うのを回避しながら、気筒間の吸入空気量のばらつきを補正できる。
Further, in the third air-
さらに、第3空燃比コントローラ60では、吸気量ばらつき補正係数KICYLiの学習補正値KICYL_LSiが、排気ガスボリュームESVを独立変数とする回帰式[式(78)]により算出されるとともに、この回帰式の回帰係数AICYL_LSiおよび定数項BICYL_LSiのベクトルである回帰係数ベクトルθICYL_LSiが、逐次型最小2乗法により算出されるので、エンジン3が過渡運転状態などの急激に変化する運転状態にあることで、その影響により気筒間の吸入空気量のばらつき状態が急激に変化するときでも、学習補正値KICYL_LSiを気筒間の吸入空気量のばらつき状態が適切に反映された値として算出することができる。その結果、エンジン3が過渡運転状態にあるときでも、気筒間の吸入空気量のばらつきを補償しながら、空燃比を適切に制御することができる。
Further, in the third air-
また、吸気量ばらつき係数Ψiおよび回帰係数ベクトルθICYL_LSiが、逐次型最小2乗法により算出されるので、統計アルゴリズムとして一般的な最小2乗法を用いる場合と異なり、空燃比制御の開始時でも、吸気量ばらつき補正係数KICYLiおよび学習補正値KICYL_LSiを、制御サイクル毎に算出することができる。したがって、例えば、KICYLi,KICYL_LSiの初期値を予め設定しておくことにより、空燃比制御の開始時、制御サイクル毎に算出された吸気量ばらつき補正係数KICYLiと学習補正値KICYL_LSiとの積により常に補正された値として、最終燃料噴射量TOUTiを算出することができ、空燃比制御の開始時における制御性を向上させることができる。それにより、空燃比制御の開始時における触媒浄化率をさらに向上させることができる。 Further, since the intake air amount variation coefficient ψ i and the regression coefficient vector θICYL_LS i are calculated by the sequential least square method, unlike the case of using a general least square method as a statistical algorithm, even at the start of air-fuel ratio control, The intake air amount variation correction coefficient KICYL i and the learning correction value KICYL_LS i can be calculated for each control cycle. Therefore, for example, by setting the initial values of KICYL i and KICYL_LS i in advance, at the start of air-fuel ratio control, the intake air amount variation correction coefficient KICYL i calculated for each control cycle and the learning correction value KICYL_LS i The final fuel injection amount TOUT i can be calculated as a value always corrected by the product, and controllability at the start of air-fuel ratio control can be improved. Thereby, the catalyst purification rate at the start of air-fuel ratio control can be further improved.
なお、第3空燃比コントローラによる空燃比制御では、吸入空気量GAIRの特性として、その絶対値の変動量が、検出空燃比KACTと比べて非常に大きくなる場合があり、その場合には、前述した適応オブザーバ61において、式(60)〜(66)の同定アルゴリズムにより同定される吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)の同定値の変動量が非常に大きくなることで、制御系が不安定になるおそれがある。これを回避するには、図37に示すように、適応オブザーバ61を構成すればよい。すなわち、適応オブザーバ61において、図38に示すハイパスフィルタ[1],[2]、および図39に示すバンドパスフィルタ[1]〜[3]のいずれか1つからなるフィルタ61j(フィルタ手段)を設け、このフィルタ61jにより吸入空気量GAIR(k)をフィルタリングしたフィルタ値GAIR_F(k)を用いて、空燃比制御を実行すればよい。
Note that in the air-fuel ratio control by the third air-fuel ratio controller, the amount of fluctuation of the absolute value may be very large compared to the detected air-fuel ratio KACT as a characteristic of the intake air amount GAIR. In the
このフィルタ61jは、図40の式(79)で表される。同式(79)において、m*,n*は、所定の整数を表す。また、このような適応オブザーバ61における吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)の同定アルゴリズムは、図40の式(80)〜(86)に示すものとなる。以上のように構成することにより、吸入空気量GAIR(k)の変動が大きいような運転状態のときでも、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)の同定に必要な情報を確保しながら、吸入空気量GAIR(k)の変動幅が抑制された値として、フィルタ値GAIR_F(k)を生成できる。したがって、そのようなフィルタ値GAIR_F(k)に応じて、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)を同定することにより、同定遅れを抑制でき、その同定精度を高めることができ、空燃比制御の安定性と速応性をより一層、向上させることができる。
This
また、第2実施形態は、学習補正値KICYL_LSiの算出に用いる回帰式として1次式を用いた例であるが、回帰式はこれに限らず、n次式(nは2以上の整数)でもよい。そのようにした場合でも、n次式の回帰係数および定数項を逐次型最小2乗法で算出することにより、第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、回帰式の回帰係数および定数項として、複数の運転領域毎に予め設定された所定値を用いることにより、学習補正値KICYL_LSiを算出してもよい。このようにすれば、学習補正値KICYL_LSiの演算時間を短縮することができ、ECU2の演算負荷を低減することができる。
The second embodiment is an example in which a linear expression is used as a regression expression used for calculating the learning correction value KICYL_LS i , but the regression expression is not limited to this, and an n-order expression (n is an integer of 2 or more). But you can. Even in such a case, the same effect as that of the second embodiment can be obtained by calculating the regression coefficient and the constant term of the nth order equation by the sequential least square method. Further, the learning correction value KICYL_LS i may be calculated by using a predetermined value set in advance for each of a plurality of operation regions as the regression coefficient and constant term of the regression equation. In this way, the calculation time of the learning correction value KICYL_LS i can be shortened, and the calculation load on the
さらに、吸気量ばらつき係数Ψiをその移動平均値Ψaveに収束させるための制御アルゴリズムは、第2実施形態のI−PD制御アルゴリズムに限らず、他の制御アルゴリズムを用いてもよいことは言うまでもない。例えば、I−PD制御アルゴリズムに代えて、図41の式(87),(88)に示すIP−D制御アルゴリズム、または図41の式(89)〜(91)に示す応答指定型制御アルゴリズムを用いることにより、吸気量ばらつき補正係数KICYLiを算出してもよい。これらの制御アルゴリズムを用いた場合でも、実施形態のI−PD制御アルゴリズムを用いた場合と同様に、吸気量ばらつき係数Ψiの移動平均値Ψaveへの収束挙動において、オーバーシュートが発生しないように、吸気量ばらつき補正係数KICYLiを算出することができ、その結果、気筒間の吸入空気量のばらつきを迅速かつ適切に補正できる。 Furthermore, it goes without saying that the control algorithm for converging the intake air amount variation coefficient ψ i to the moving average value ψ ave is not limited to the I-PD control algorithm of the second embodiment, and other control algorithms may be used. . For example, instead of the I-PD control algorithm, an IP-D control algorithm represented by equations (87) and (88) in FIG. 41 or a response designating control algorithm represented by equations (89) to (91) in FIG. By using this, the intake air amount variation correction coefficient KICYL i may be calculated. Even when these control algorithms are used, as in the case of using the I-PD control algorithm of the embodiment, overshoot does not occur in the convergence behavior of the intake air amount variation coefficient Ψ i to the moving average value Ψ ave. Thus, the intake air amount variation correction coefficient KICYL i can be calculated, and as a result, the variation in the intake air amount between the cylinders can be corrected quickly and appropriately.
また、以上のように、吸気量ばらつき補正係数KICYLiの算出において、IP−D制御アルゴリズムまたは応答指定型制御アルゴリズムを用いた場合にも、吸気量ばらつき係数Ψi(k)の移動平均値Ψaveへの収束速度が、空燃比ばらつき係数Φi(k)の移動平均値Φaveへの収束速度よりも速くなるように、各フィードバックゲインや切換関数設定パラメータの値を設定することにより、前述したように、第3空燃比コントローラ60による空燃比制御と、第1空燃比コントローラ30による空燃比制御とが互いに干渉し合うのを回避することができる。これに加えて、各フィードバックゲインを、最適レギュレータ理論またはH∞制御理論に基づいて決定してもよい。このようにすれば、吸気量ばらつき係数Ψiの移動平均値Ψaveへの収束挙動において、オーバーシュートの発生をより効果的に抑制でき、その結果、気筒間の吸入空気量のばらつき補正の精度をさらに向上させることができる。
As described above, the moving average value Ψave of the intake air amount variation coefficient ψ i (k) is also used in the calculation of the intake air amount variation correction coefficient KICYL i when the IP-D control algorithm or the response designating control algorithm is used. As described above, by setting the values of the feedback gains and the switching function setting parameters so that the convergence speed of the air-fuel ratio becomes faster than the convergence speed of the air-fuel ratio variation coefficient Φ i (k) to the moving average value Φave. In addition, the air-fuel ratio control by the third air-
さらに、吸気量ばらつき係数Ψiが移動平均値Ψaveに収束するまでの整定時間が長くてもよい場合には、前述したPID制御アルゴリズムにより、吸気量ばらつき補正係数KICYLiを算出してもよい。また、吸気量ばらつき係数Ψiを収束させる目標値としての吸気量ばらつき係数の平均値は、第2実施形態の移動平均値Ψaveに限らず、加重平均値などでもよい。 Furthermore, when the settling time until the intake air amount variation coefficient ψ i converges to the moving average value ψ ave may be long, the intake air amount variation correction coefficient KICYL i may be calculated by the PID control algorithm described above. Further, the average value of the intake air amount variation coefficient as a target value for converging the intake air amount variation coefficient ψ i is not limited to the moving average value ψ ave of the second embodiment, but may be a weighted average value or the like.
また、第2実施形態の第3空燃比コントローラ60の適応オブザーバ61は、図27の式(60)〜(66)に示す可変ゲイン型の逐次型最小2乗法により、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)を同定した例であるが、適応オブザーバ61における吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)の同定アルゴリズムとして、例えば、図42の式(92)〜(99)に示すδ修正法を適用した固定ゲイン法により、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)を同定してもよい。
Further, the
同図の式(92)において、ψbaseは、式(93)のように定義される基準値ベクトル(基準値)であり、このベクトルの4つの要素である基準値Ψbase1〜Ψbase4は、排気ガスボリュームESVに応じて、図43に示すテーブルを検索することにより算出される。また、式(92)のdψ(k)は、式(52)のように定義される補正項(補正成分)であり、式(94)〜(99)により算出される。 In the equation (92) in the figure, ψbase is a reference value vector (reference value) defined as in the equation (93), and the reference values ψbase1 to ψbase4 which are four elements of this vector are the exhaust gas volume. It is calculated by searching the table shown in FIG. 43 according to the ESV. Further, dψ (k) in the equation (92) is a correction term (correction component) defined as in the equation (52), and is calculated by the equations (94) to (99).
以上のδ修正法を適用した固定ゲイン法により、吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)を同定した場合には、逐次型最小2乗法の場合と比べて、演算時間を短縮でき、ECU2における演算負荷を低減できる。その結果、ECU2の小型化・低コスト化を図ることができる。これに加えて、ベクトルψ(k)の同定値を、値1の付近に拘束できるので、エンジン3が過渡運転状態などの空燃比の変化が激しい運転状態にあるときでも、気筒間の吸入空気量のばらつきを表す吸気量ばらつき係数のベクトルψ(k)を、空燃比の挙動が適切に反映された値として、迅速かつ適切に算出することができ、空燃比制御の安定性を向上させることができる。
When the vector ψ (k) of the intake air amount variation coefficient is identified by the fixed gain method to which the above δ correction method is applied, the calculation time can be shortened compared to the case of the sequential least square method, and the calculation in the
また、以上の各実施形態は、本発明の制御装置を車両用のエンジン3の空燃比を制御する制御装置に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器にも適用可能であることは言うまでもない。
Moreover, although each above embodiment is an example which applied the control apparatus of this invention to the control apparatus which controls the air fuel ratio of the
1 制御装置
2 ECU(模擬値生成手段、推定手段、同定手段、学習補正値算出手段、遅延 手段、燃料量決定手段、第1補正値算出手段、第1燃料量補正手段、第2補 正値算出手段、第2燃料量補正手段、運転状態パラメータ検出手段、第3補 正値算出手段、第3燃料量補正手段、第4補正値算出手段、第4燃料量補正 手段)
3 内燃機関
4a 吸気管の主管部(1つの吸気通路)
4c 吸気管の集合部(1つの吸気通路)
4d 吸気管の分岐部(複数の吸気通路)
7c〜7f 排気管の排気管部(複数の排気通路)
7j 排気管の集合部(1つの排気通路)
9 エアフローセンサ(吸気量検出手段)
11 吸気管内絶対圧センサ(運転状態パラメータ検出手段、吸気量検出手段)
13 クランク角センサ(運転状態パラメータ検出手段)
14 LAFセンサ(空燃比検出手段)
20 基本燃料噴射量算出部(燃料量決定手段)
30 第1空燃比コントローラ(第1燃料量補正手段)
31 適応オブザーバ(模擬値生成手段、推定手段、同定手段、遅延手段)
32 空燃比ばらつき補正係数算出部(第1補正値手段)
33 学習補正値算出部(学習補正値算出手段)
40 第2空燃比コントローラ(第2補正値算出手段、第2燃料量補正手段、第4 補正値算出手段、第4燃料量補正手段)
60 第3空燃比コントローラ(第3燃料量補正手段)
61 適応オブザーバ(模擬値生成手段、推定手段、同定手段、遅延手段)
61j フィルタ(フィルタ手段)
62 吸気量ばらつき補正係数算出部(第3補正値算出手段)
63 学習補正値算出部(学習補正値算出手段)
#1〜#4 1〜4番気筒(複数の気筒)
KACT 検出空燃比(空燃比検出値)
KACT_OSi 4つの模擬値(所定の複数の模擬値)
KACT_EST 検出空燃比の推定値(空燃比検出値の推定値)
Φi 4つの空燃比ばらつき係数(複数のモデルパラメータ)
Φave 移動平均値(平均値)
e 偏差
φbase 基準値ベクトル(モデルパラメータ基準値)
dφ 補正項ベクトル(補正成分)
KOBSVi 空燃比ばらつき補正係数(第1補正値)
KOBSV_LSi 空燃比ばらつき補正係数の学習補正値(第1補正値の学習値)
AOBSV_LSi 回帰係数
BOBSV_LSi 定数項
KCMD 目標空燃比(所定の目標値)
KSTR フィードバック補正係数(第2補正値、第4補正値)
ESV 排気ガスボリューム(運転状態パラメータ)
TIBS 基本燃料噴射量(決定される燃料量)
d むだ時間(所定の遅延時間)
GAIR 吸入空気量(吸気量検出値)
GAIR_OSi 4つの模擬値(所定の複数の模擬値)
GAIR_EST 吸入空気量の推定値(吸気量検出値の推定値)
GAIR_F 吸入空気量のフィルタ値(吸気量検出値のフィルタ値)
Ψi 4つの吸気量ばらつき係数(複数のモデルパラメータ)
Ψave 移動平均値(平均値)
e’偏差
ψbase 基準値ベクトル(モデルパラメータ基準値)
dψ 補正項ベクトル(補正成分)
KICYLi 吸気量ばらつき補正係数(第3補正値)
KICYL_LSi 吸気量ばらつき補正係数の学習補正値(第3補正値の学習値)
AICYL_LSi 回帰係数
BICYL_LSi 定数項
d’むだ時間(所定の遅延時間)
PBA 吸気管内絶対圧(吸気量検出値)
1
3 Internal combustion engine
4a Main pipe part of intake pipe (one intake passage)
4c Intake pipe assembly (one intake passage)
4d intake pipe branch (multiple intake passages)
7c-7f Exhaust pipe part of exhaust pipe (multiple exhaust passages)
7j Exhaust pipe assembly (one exhaust passage)
9 Air flow sensor ( intake air amount detection means)
11 Intake pipe absolute pressure sensor ( operating state parameter detecting means, intake air amount detecting means)
13 crank angle sensor (operating state parameter detecting means)
14 LAF sensor ( air-fuel ratio detection means)
20 basic fuel injection amount calculation unit (fuel amount determination means)
30 1st air fuel ratio controller (1st fuel quantity correction means)
31 Adaptive observer (simulated value generation means, estimation means, identification means, delay means)
32 Air-fuel ratio variation correction coefficient calculation unit ( first correction value means)
33 learning correction value calculation unit (learning correction value calculation means)
40 Second air-fuel ratio controller ( second correction value calculating means, second fuel amount correcting means, fourth correction value calculating means, fourth fuel amount correcting means )
60 third air-fuel ratio controller (third fuel amount correcting means)
61 Adaptive observer (simulated value generation means, estimation means, identification means, delay means)
61j Filter (filter means)
62 Intake air amount variation correction coefficient calculation unit ( third correction value calculation means )
63 Learning correction value calculation unit (learning correction value calculation means)
# 1 to # 4 1st to 4th cylinders (multiple cylinders)
KACT detection air-fuel ratio ( air-fuel ratio detection value)
Estimate of KACT_EST detected air-fuel ratio (the estimated value of the air-fuel ratio detected value)
Φ i Four air-fuel ratio variation coefficients (multiple model parameters)
Φave Moving average value (average value)
e Deviation φbase reference value vector (model parameter reference value)
dφ correction term vector (correction component)
KOBSV i air-fuel ratio variation correction coefficient ( first correction value )
KOBSV_LS i learning correction value of air-fuel ratio variation correction coefficient (learning value of first correction value)
AOBSV_LS i regression coefficient BOBSV_LS i constant term KCMD target air-fuel ratio (predetermined target value)
KSTR feedback correction coefficient ( second correction value, fourth correction value )
ESV Exhaust gas volume ( operating condition parameter )
TIBS basic fuel injection amount (determined fuel amount)
d Dead time (predetermined delay time)
GAIR intake air volume ( intake volume detection value)
GAIR_EST intake air amount estimated value (the estimated value of the intake air quantity sensing value)
GAIR_F Intake air amount filter value ( Intake amount detection value filter value)
Ψ i Four intake air quantity variation coefficients (multiple model parameters)
Ψave moving average value (average value)
e 'deviation ψbase reference value vector (model parameter reference value)
dψ correction term vector (correction component)
KICYL i intake air amount variation correction coefficient ( third correction value )
Learning correction value of KICYL_LS i intake air amount variation correction coefficient (learned value of the third correction value)
AICYL_LS i regression coefficient BICYL_LS i constant term
d 'dead time (predetermined delay time)
PBA Intake pipe absolute pressure ( Intake amount detection value)
Claims (21)
前記内燃機関の気筒に供給される燃料量を決定する燃料量決定手段と、
前記気筒から排出された排気ガスの空燃比の、前記内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した所定の模擬値を、当該クランク角に基づいて生成する模擬値生成手段と、
前記空燃比検出値の推定値を、当該推定値と前記模擬値との関係を定義したモデルに基づいて推定する推定手段と、
前記推定された推定値が前記検出された空燃比検出値に一致するように、前記検出された空燃比検出値および前記生成された模擬値に応じて、前記モデルのモデルパラメータをオンボードで同定する同定手段と、
当該同定されたモデルパラメータを用いて、前記燃料量を補正するための第1補正値を算出する第1補正値算出手段と、
当該算出された第1補正値を用いて、前記燃料量を補正する第1燃料量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An air-fuel ratio detecting means provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for detecting an air-fuel ratio detection value representing an air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage ;
Fuel amount determining means for determining the amount of fuel supplied to the cylinder of the internal combustion engine;
A simulation value generating means for generating a predetermined simulation value based on the crank angle, which presupposes a behavior corresponding to the crank angle of the internal combustion engine of the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the cylinder ;
Estimating means for estimating an estimated value of the air-fuel ratio detected value based on a model defining a relationship between the estimated value and the simulated value;
The so estimated estimated value matches to the detected air-fuel ratio detection value, in response to the detected air-fuel ratio detection value and the generated simulated value, identifying the model parameters of the model on board Identification means to
First correction value calculating means for calculating a first correction value for correcting the fuel amount using the identified model parameter ;
First fuel amount correcting means for correcting the fuel amount using the calculated first correction value;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記排気通路は、当該複数の気筒からそれぞれ延びる複数の排気通路と、当該複数の排気通路が集合した1つの排気通路とで構成され、
前記空燃比検出手段は、前記1つの排気通路に設けられており、
前記燃料量決定手段は、前記燃料量を、前記複数の気筒の各々に供給される燃料量として決定し、
前記模擬値生成手段は、前記模擬値として、前記複数の気筒から排出された排気ガスの空燃比の、前記内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した複数の模擬値を生成し、
前記モデルは、前記空燃比検出値の前記推定値と前記複数の模擬値との関係を定義したモデルで構成され、
前記同定手段は、前記モデルパラメータとして、前記空燃比検出値および前記複数の模擬値に応じて、複数のモデルパラメータをオンボードで同定し、
前記空燃比検出値を所定の目標値に収束させるように、前記各気筒に供給される燃料量を補正するための第2補正値を算出する第2補正値算出手段と、
当該算出された第2補正値に応じて、前記各気筒に供給される燃料量を補正する第2燃料量補正手段と、
をさらに備え、
前記第1補正値算出手段は、前記同定された複数のモデルパラメータが当該同定された複数のモデルパラメータの平均値に収束するように、前記第1補正値を気筒毎に算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The cylinder is composed of a plurality of cylinders,
The exhaust passage includes a plurality of exhaust passages extending from the plurality of cylinders and a single exhaust passage in which the plurality of exhaust passages are gathered.
The air-fuel ratio detection means is provided in the one exhaust passage,
The fuel amount determining means determines the fuel amount as a fuel amount supplied to each of the plurality of cylinders,
The simulated value generating means generates a plurality of simulated values that presuppose a behavior corresponding to a crank angle of the internal combustion engine of the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the plurality of cylinders as the simulated value,
The model includes a model that defines a relationship between the estimated value of the air-fuel ratio detection value and the plurality of simulated values,
The identification means identifies a plurality of model parameters on-board as the model parameters in accordance with the air-fuel ratio detection value and the plurality of simulated values,
Second correction value calculation means for calculating a second correction value for correcting the amount of fuel supplied to each cylinder so that the air-fuel ratio detection value converges to a predetermined target value;
Second fuel amount correction means for correcting the amount of fuel supplied to each cylinder according to the calculated second correction value;
Further comprising
The first correction value calculating means calculates the first correction value for each cylinder so that the plurality of identified model parameters converges to an average value of the plurality of identified model parameters. The control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記第1燃料量補正手段は、当該算出された学習補正値にさらに応じて、前記燃料量を気筒毎に補正することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 A learning correction value calculating means for calculating a learning correction value of the first correction value for each cylinder by using a sequential statistical algorithm;
3. The control device for an internal combustion engine according to claim 2 , wherein the first fuel amount correction means corrects the fuel amount for each cylinder further according to the calculated learning correction value .
前記学習補正値算出手段は、前記学習補正値を、当該学習補正値を従属変数としかつ前記検出された運転状態パラメータを独立変数とする回帰式により算出するとともに、当該回帰式の回帰係数および定数項を前記逐次型統計アルゴリズムにより算出することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。 An operation state parameter detecting means for detecting an operation state parameter representing the operation state of the internal combustion engine;
The learning correction value calculating means, the pre-Symbol learning correction value, to calculate the regression equation for the operating state parameters of the learning correction value is dependent variable Toshikatsu the detection and independent variables, the regression coefficient of the regression equation and 4. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein a constant term is calculated by the sequential statistical algorithm.
前記同定手段は、前記遅延された空燃比検出値および前記生成された複数の模擬値に応じて、前記モデルパラメータを同定することを特徴とする請求項2ないし9のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 Delay means for delaying the air-fuel ratio detection value by a predetermined delay time;
10. The internal combustion engine according to claim 2 , wherein the identification unit identifies the model parameter in accordance with the delayed air-fuel ratio detection value and the generated plurality of simulated values. Control device.
前記内燃機関の気筒に供給される燃料量を決定する燃料量決定手段と、Fuel amount determining means for determining the amount of fuel supplied to the cylinder of the internal combustion engine;
前記気筒に吸入される吸入空気量の、前記内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した所定の模擬値を、当該クランク角に基づいて生成する模擬値生成手段と、Simulated value generation means for generating a predetermined simulated value of the intake air amount sucked into the cylinder based on the crank angle assuming a behavior corresponding to the crank angle of the internal combustion engine in advance;
前記吸気量検出値の推定値を、当該推定値と前記模擬値との関係を定義したモデルに基づいて推定する推定手段と、Estimating means for estimating an estimated value of the intake air amount detection value based on a model defining a relationship between the estimated value and the simulated value;
前記推定された推定値が前記検出された吸気量検出値に一致するように、前記検出された吸気量検出値および前記生成された模擬値に応じて、前記モデルのモデルパラメータをオンボードで同定する同定手段と、On-board identification of model parameters of the model according to the detected intake air amount detection value and the generated simulated value so that the estimated estimation value matches the detected intake air amount detection value Identification means to
当該同定されたモデルパラメータを用いて、前記燃料量を補正するための第3補正値を算出する第3補正値算出手段と、Third correction value calculating means for calculating a third correction value for correcting the fuel amount using the identified model parameter;
当該算出された第3補正値を用いて、前記燃料量を補正する第3燃料量補正手段と、Third fuel amount correcting means for correcting the fuel amount using the calculated third correction value;
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記吸気通路は、1つの吸気通路と、当該1つの吸気通路から分岐し、前記複数の気筒にそれぞれ延びる複数の吸気通路とで構成され、The intake passage is composed of one intake passage and a plurality of intake passages branched from the one intake passage and extending to the plurality of cylinders, respectively.
前記吸気量検出手段は、前記1つの吸気通路に設けられており、The intake air amount detecting means is provided in the one intake passage,
前記燃料量決定手段は、前記燃料量を、前記複数の気筒の各々に供給される燃料量として決定し、The fuel amount determining means determines the fuel amount as a fuel amount supplied to each of the plurality of cylinders,
前記模擬値生成手段は、前記模擬値として、前記複数の気筒に吸入される吸入空気量の、前記内燃機関のクランク角に対応する挙動を予め仮定した複数の模擬値を生成し、The simulated value generating means generates a plurality of simulated values that presuppose behavior corresponding to the crank angle of the internal combustion engine of the intake air amount sucked into the plurality of cylinders as the simulated value,
前記モデルは、前記吸気量検出値の前記推定値と前記複数の模擬値との関係を定義したモデルで構成され、The model includes a model that defines a relationship between the estimated value of the intake air amount detection value and the plurality of simulated values,
前記同定手段は、前記モデルパラメータとして、前記吸気量検出値および前記複数の模擬値に応じて、複数のモデルパラメータをオンボードで同定し、The identifying means identifies, as the model parameter, a plurality of model parameters on-board according to the intake air amount detection value and the plurality of simulated values,
前記複数の気筒からそれぞれ延びる複数の排気通路が互いに1つの排気通路に集合しており、A plurality of exhaust passages extending from the plurality of cylinders are gathered together in one exhaust passage;
当該1つの排気通路内の排気ガスの空燃比を表す空燃比検出値を検出する空燃比検出手段と、Air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio detection value representing an air-fuel ratio of the exhaust gas in the one exhaust passage;
当該検出された空燃比検出値を所定の目標値に収束させるように、前記各気筒に供給される燃料量を補正するための第4補正値を算出する第4補正値算出手段と、Fourth correction value calculating means for calculating a fourth correction value for correcting the amount of fuel supplied to each cylinder so that the detected air-fuel ratio detection value converges to a predetermined target value;
当該算出された第4補正値に応じて、前記各気筒に供給される燃料量を補正する第4燃料量補正手段と、Fourth fuel amount correction means for correcting the amount of fuel supplied to each cylinder according to the calculated fourth correction value;
をさらに備え、Further comprising
前記第3補正値算出手段は、前記同定された複数のモデルパラメータが当該同定された複数のモデルパラメータの平均値に収束するように、前記第3補正値を気筒毎に算出することを特徴とする請求項11に記載の内燃機関の制御装置。The third correction value calculating means calculates the third correction value for each cylinder so that the plurality of identified model parameters converge to an average value of the plurality of identified model parameters. The control device for an internal combustion engine according to claim 11.
前記第3燃料量補正手段は、当該算出された学習補正値にさらに応じて、前記燃料量を気筒毎に補正することを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の制御装置。13. The control device for an internal combustion engine according to claim 12, wherein the third fuel amount correcting means corrects the fuel amount for each cylinder further according to the calculated learning correction value.
前記学習補正値算出手段は、前記学習補正値を、当該学習補正値を従属変数としかつ前記検出された運転状態パラメータを独立変数とする回帰式により算出するとともに、当該回帰式の回帰係数および定数項を前記逐次型統計アルゴリズムにより算出することを特徴とする請求項13に記載の内燃機関の制御装置。The learning correction value calculating means calculates the learning correction value by a regression equation having the learning correction value as a dependent variable and the detected operating state parameter as an independent variable, and a regression coefficient and a constant of the regression equation. 14. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 13, wherein a term is calculated by the sequential statistical algorithm.
前記同定手段は、前記検出された吸気量検出値および前記遅延された複数の模擬値に応じて、前記モデルパラメータを同定することを特徴とする請求項12ないし19のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。20. The internal combustion engine according to claim 12, wherein the identification unit identifies the model parameter in accordance with the detected intake air amount detection value and the plurality of delayed simulated values. Control device.
前記同定手段は、前記生成された吸気量検出値のフィルタ値および前記複数の模擬値に応じて、前記モデルパラメータを同定することを特徴とする請求項12ないし19のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。20. The internal combustion engine according to claim 12, wherein the identification unit identifies the model parameter in accordance with a filter value of the generated intake air amount detection value and the plurality of simulated values. Control device.
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