JPH01200040A - エンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ エンジンのシリンダ内に流入する燃料の挙動を記述した
燃料挙動モデルに則って、燃料噴射弁からの燃料噴射量
を制御する技術に関する。

［従来の技術］ 従来、線形制御理論にもとづくエンジンの燃料噴射量制
御装置が開示されている（特開昭５９−１９６９３０号
公報参照）。このような技術では、たとえばエンジンの
基本燃料噴射量の補正値を制御入力、空燃比センサを用
いて検出した空燃比の実測値を制御出力とし、該入出力
値間に線形な近似がなり立つものとして同定を行ない、
エンジンの動的な振舞いを記述したモデルを求め、これ
にもとづき燃ね噴射量を制御する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の技術では、上記制御入力量と制御
出力量との関係が、本来非線形であること、および実際
のエンジンの動的な振舞いが、必ずしも一定ではないこ
とにより、下記に示すように、燃料噴射量の制御が不安
定になったり、制御精度が悪化する場合が考えられる。

入力量と出力量との関係が非線形であることによる従来
の問題点： 従来の技術では、線形近似が成り立つとみなし得る複数
の運転領域毎にモデルを求め、このモデルにもとづき各
運転領域毎に制御則を設定し、エンジンの運転状態に応
じて切り替えていた。このため、制御精度が不充分とな
る上、各運転領域の境界点では、制御則の切り替え毎に
、制御が不安定になる。

エンジンの動的な振舞いが一定でないことによる従来の
問題点： エンジンの動的な娠舞いは、たとえば吸気系内に可変機
構を持ち吸気ポート内の流れに影響を与えるデイバイス
を備える場合、噴射燃料を微粒化し流れの影響が強く現
れる燃料噴射装置を備える場合、吸気ポート、吸気弁カ
サ等へのデポジット付着による燃料挙動の変化等がエン
ジンにある場合には、少なからず変化する。このため、
モデルと実際のエンジンとの間に誤差が生じ、制御精度
が悪化する。又、上記誤差がなくなるようにモデルのパ
ラメータを自動調整（セルフチューニング）することも
行なわれているが、この場合には、推定パラメータが下
記に示すように多く、パラメータ変化に対する遅れが大
きくなりがちであり、燃料噴射量制御の応答性が低下す
る問題があった。

従来は、制御対象を下記（１）式に示すようにモデル化
し、ｙ　（ｋ＞　、　ｕ　（ｋ＞の計測結果よりａ１〜
ａｎ、ｂｌ〜ｂｎを自動調整する。

Ｖ　　（ｋ）　＝８１Ｖ　　（ｋ　−１）＋ａ２　　ｙ
　（ｋ−２）　＋−＋ａｎ　ｙ　（ｋ−ｎ）＋ｂｌ　　
ｕ　　（ｋ−１）＋ｂ２　　ｕ　（ｋ−２）＋−＋ｂｎ
　ｕ　　（ｋ−ｎ）　　　　　＝・（１）ｕ　（ｋ）・
・・制御入力 ｙ　（ｋ）・・・制御出力 ８１〜８口、ｂｌ〜ｂＯ・・・パラメータ本発明は、上
記問題点を解決して、エンジンの燃料噴射量の制御の安
定性および精度をそろって向上することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成する手段として、本発明のエンジンの燃
料噴射量制御装置は、第１図に例示するように、 エンジンＭＡの吸気管壁面ＭＢへの付着燃料量ｆｗと蒸
発燃料ｉｆｖとを状態変数としてエンジンＭＡのシリン
ダＭＣ内に流入する燃料の挙動を記述した状態方程式お
よび出力方程式からなる燃料挙動モデルに則って、燃料
噴射弁ＭＤからの燃料量ｆＪＪｍを制御するエンジンＭ
Ａの燃料噴射量制御装置であって、 上記シリンダＭＣ内に流入した燃料量に相当する流入燃
料ｉｍｃλを検出する流入燃料量検出手段ＭＥと、 上記燃料噴射弁ＭＤからの噴射燃料量ｑを検出する噴射
燃料量検出手段ＭＦと、 上記流入燃料量ｍｃλと上記噴射燃料量ｑとにもとづき
、上記燃料挙動モデルにしたがって、付着燃料量ｆｗお
よび蒸発燃料ｉｆｖを含む燃料の挙動を予測する燃料挙
動予測手段ＭＧと、該燃料挙動予測手段ＭＧが予測した
付着燃料量ｆｗおよび蒸発燃料量ｆｖと上記流入燃料量
ｍｃλおよび噴射燃料量ｑとにもとづき、上記出力方程
式のみによって、上記燃料挙動モデルを表すパラメータ
を推定し、該燃料挙動モデルのパラメータを更新するパ
ラメータ更新手段ＭＨと、上記更新されたパラメータを
用いた燃料挙動モデルにもとづき設定された燃料噴射量
算出式に従い、各燃料量にもとづいて、燃料噴射量を制
御する噴射量制御手段ＭＩと を備える。

流入燃料量検出手段ＭＥとは、たとえばシリンダＭＣ内
に流入した混合気の燃料と空気の比を表す燃空比λと空
気」ｍＣとの積として、実際にシリンダＭＣ内に流入す
る燃料量を検出するものである。上記燃空比λは、たと
えば空燃比センサによって検出することができる。上記
空気ｉｍｃは、以下の手段で検出することができる。

■　下記（２）式により算出して求める。

ｍｃ　＝　（β−ω−１）１−βｙ−ω）／Ｔｉ・・・
（２） β、βｙ・・・定数 Ｐｉ・・・吸気管圧力 ω・・・エンジンの回転速度 Ｔｉ・・・吸気温度 ■　吸気管圧力Ｐ１と回転速度ωとのマツプから基本空
気量を求め、この値を吸気温度Ｔ１で補正して求める。

■　エアフロメータの検出値から吸気行程時の空気量ｍ
ｃを推定して求める。

噴射燃料量検出手段ＭＦとは、たとえば燃料噴射弁ＭＤ
から噴射された燃料量ｑを直接検出するもの、あるいは
噴射量制御手段ＭＩの制御状態、たとえば開弁信号のパ
ルス幅等から検出するものである。

燃料挙動予測手段ＭＧとは、たとえば下記に示す手段に
よって燃料の挙動を予測する。

■燃料挙動モデルの構築： 付着燃料量ｆｗと蒸発燃料量ｆｖとを状態変数としてエ
ンジンＭＡのシリンダＭＣ内に流入する燃料の挙動を後
述する方法で求め、下記（３）式に示す状態方程式と下
記（４）式に示す出力方程式とで記述する。

ｍｃ（ｋ）−λ（ｋ）＝　［（２９β７　］　−ｋ・・
・吸気サイクル ｆｗ　　（ｋ＋１＞・・・付着燃料量 ｆｖ　　（ｋ＋１＞・・・蒸発燃料量 α１．α２．α３．α７．α９・・・パラメータＱ　（
ｋ）・・・噴射燃料量 Ｖｒ　　（ｋ） ・・・吸気管壁面ＭＢからの燃料の蒸発量ω（ｋ）・・
・エンジンＭＡの回転速度ｍｅ（ｋ）・λ（ｋ）・・・
流入燃料量なお、上記燃料の蒸発１ＪＶｆは、吸気管内
の燃料の飽和蒸気圧Ｐｓと吸気管圧力Ｐ１との関係とし
て求めることができる。上記飽和蒸気圧ｐｓは、吸気管
壁面ＭＢへの付着燃料温度Ｔの関数であり、付着燃料温
度Ｔは、冷却水温、シリンダヘッド塩等から推定するこ
とができることから、下記（５）式を用いて算出するこ
とができる。

Ｐｓ＝β１・Ｔ２−β２・Ｔ十β３・・・（５）β１．
β２．β３・・・定数 したがって、蒸発量■ｆは、下記（６）式によって近似
的に算出することができる。

■ｆ＝β４・Ｐｓ　　　　　　　　　・・・（６）β４
・・・定数 次に、状態方程式（３）式および出力方程式（４〉式を
導く手順を説明する。

エンジンＭＡのシリンダＭＣ内に流入する燃料量ｆＣは
、下記（７）式に示すように記述することができる。

ｆｃ　　＝ａａ　　−ｑ　＋α９　−　　ｆｗ　　＋ａ
７　−　　ｆｖ・・・（７） α４・・・パラメータ（α４＝１−α１−α３）α４・
ｑ・・・燃料噴射弁ＭＤからの直接流入量α９・ｆｗ ・・・吸入管壁面ＭＢからの間接流入量α７・ｆｖ・・
・蒸発燃料の流入ｍ 吸入管壁面ＭＢへの付着燃料ｌｆｗは、吸入サイクル毎
に、シリンダＭＣ内への流入によってパラメータα９に
対応した比率で減少し、燃料噴射弁ＭＤから噴射される
燃料の一部が付着してパラメータα１に対応した比率で
増加し、燃料がα２・Ｖｆ／ω蒸発して減少する。

したがって、付着燃料ｌｆｗは、下記（８）式に示すよ
うに記述することができる。

ｆｗ　　（ｋ＋１＞＝（１−α９）・ｆｗ　　（ｋ）十
α１・ｑ（ｋ）−α２・ Ｖｆ　　（ｋ）／ω（ｋ）　　　　　　　・・・（８）
吸入管内部での蒸発燃料Ｍｆｖは、吸気サイクル毎に、
シリンダＭＣ内への流入によってパラメータα７に対応
した比率で減少し、噴射燃料ａｑの一部が蒸発すること
によりパラメータα３に対応した比率で増加する。

したがって、蒸発燃料ｌｆｖは、下記（９）式に示すよ
うに記述することができる。

ｆｖ　　（ｋ＋１）＝　（１−ａ７　）　・ｆｖ　　（
ｋ）＋α３・ｑ（ｋ）＋α２ ・　Ｖｆ　　（ｋ＞／　ω　（ｋ）　　　　　　　　　
　・・・　（９）前記（７）式により表わすことのでき
る流入燃料１ｆｃは、下記（１０）式に示すように記述
することができる。

ｆｃ　　（ｋ＞＝ｍｃ　　（ｋ）−λ（ｋ）・　（１０
）したがって、吸気サイクルをサンプリング周期として
、離散系で表現された上記（７）式ないしく１０）式を
付着燃料量ｆｗ、蒸発燃料量ｒｖを状態変数、流入燃料
量ｆｃを出力とみてまとめると：既述した（３）式、（
４）式が得られ、これに対して、システム同定の手法に
より各パラメータの値が定まる。

■　燃料挙動の予測： 計測もしくは算出して求めた噴射燃料量ｑ１蒸発ＩＶｒ
　、回転速度ω、流入燃料量ｍｃ　・λと（３）、（４
）式トニヨリ、状態変数ｆｗ、ｆｖを予測する。

なお、この燃料挙動予測手段ＭＧとしては、たとえば、
最小次元オブザーバ（Ｍｉｎｉｍａｌ　０ｒｄｅｒ　０
ｂｓｅｒｖｅｒ）　、同一次元オブザーバ（Ｉｄｅｎｔ
ｉｔｙ　０ｂｓｅｒｖｅｒ　）　、有限整定オブザーバ
（Ｄｅａｄ　Ｂｅａｔ　０ｂｓｅｒｖｅｒ）　、線形関
数オブザーバ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　０ｂ
ｓｅｒｖｅｒ）あるいは適応オブザーバ（Ａｄａｐｔ　
ｉｖｅ　０ｂｓｅｒｖｅｒ　）として、古田勝久他著「
基礎システム理論」　（昭和５３年）コロナ社、あるい
は古田勝久他著［メカニカルシステム制御］　（昭和５
９年）オーム社等、に詳解されている周知の設計法によ
り構成することかできる。

パラメータ更新手段Ｍ）−１とは、たとえば、付着燃料
量と蒸発燃料量とを状態変数とする燃料挙動モデルは、
状態方程式が下記（１１）式で表わされ、出力方程式が
下記（１２）式で表わされる特別な構造であることを利
用しているものである。

ｘ　（ｋ＋１　）　＝Ｆ　（θ、Ｘ　（ｋ）、Ｕ　（ｋ
））・・・（１１） Ｙ＝＃　、Ｘ　（ｋ）　　　　　　　　　・　（１２）
これにより、線形（１２）式のみによって、パラメータ
θを推定し、線形であることを要しない（１１）式のパ
ラメータθを更新することができる。

上記パラメータ０の更新例を、前記（３）式、（４）式
の場合について説明する。ここでは、燃料挙動の影響が
大きく表われるパラメータα１゜α９が変化するものと
し、パラメータα２．α３゜α７．は変化しないものと
仮定する。なお、ここで行なうパラメータの同定方法は
、中溝高好著「線型離散時間システムの同定手法−■」
システム同定御　ＶＯｌ、　２５　　Ｎｏ、８　　Ｐ４
７６−Ｐ４８９　１９８１年に詳しく記述されている。

出力方程式（４）式は、下記（１３）式に示すように記
述することができる。

ｍｃ（ｋ）−λ　（ｋ）　　−ａ７　−　　ｆｖ　　（
ｋ）＝α９　・ｆｗ　　（ｋ） ＋　く　１−α１−α３　　）　　Ｑ　　（ｋ）　　　
　・・・　（１３）（１３）式の左辺および各パラメー
タ等を下記（１４）式ないしく１８）式のように表わす
。

Ｙ　（ｋ＞＝ｍｃ　　（ｋ）−λ（ｋ）−ａ７−　ｆｖ
　　（ｋ）　　　　　　　・・・（１４）Ｘｌ　　（ｋ
）＝ｆｗ　　（ｋ）　　　　　　・・・（１５）Ｘ２　
　（ｋ）＝ｑ（ｋ）　　　　　　　−（１６）ａｌ＝α
９　　　　　　　　　　　・・・（１７）ａ２＝１−α
１−α３　　　　　　・・・（１８）上記（１４）式な
いしく１８）式により、上記く１３）式は、下記（１９
）式に示すように記述することができる。

Ｙ　（ｋ）＝ａｌ　−ＸＩ　　（ｋ）　十ａ２−Ｘ２　
　（ｋ）・・・（１９） ここで、燃料１ｍｃ（ｋ）・λ（ｋ）と燃料量Ｑ　（ｋ
）とを計測し、（３）式、（４）式にしたがって燃料量
ｆｗ　　（ｋ）、ｆｖ　　（ｋ）を計算することにより
、Ｙ　（ｋ）、ＸＩ　　（ｋ）、Ｘ２　　（ｋ）を知る
ことができる。

そこで誤差ｅ　（ｋ）を、下記（２０）式に示すように
記述し、この評価関数Ｊｅを下記（２１）式とする。

ｅ　（ｋ）＝Ｙ　（ｋ＞−ａｌ　　・Ｘｌ　　（ｋ）−
ａ２−Ｘ２　　（ｋ＞　　　　　　　・・・（２０＞＝
Σρ・（Ｙ　（ｋ＞　＝ａ１ ＳＯ ・Ｘｌ　　（ｋ）−ａ２　・Ｘ２　　（ｋ））２・・・
（２１） ρ・・・０くρ≦１の間に設定され、過去値になるほど
重みを小さくして推定値への奇与を減少させるためのＦ
ｏｒｇｅｔｔｉｎｇ　　Ｆａｃｔｏｒ上記（２１）式を
最少とするａｌ＜ｋ）、ａ２（ｋ）を求めることにより
、パラメータα１．α９は、下記（２２〉式、（２３）
式から求められる。

ａ９　＝ａｌ　　（ｋ）　　　　　　　　　・　（２２
）ａ１＝１−ａ２　　（ｋ）−ａ３　　　−　（２３）
したがって、上記（３）式のパラメータα１゜α９を（
２２）式、（２３＞式の演算値によって更新することに
より、吸気サイクル（ｋ＋１）において、目標空燃比λ
ｒに最も誤差が少ない噴射燃料ＩＱを知ることができる
。

噴射量制御手段ＭＩとは、たとえばパラメータ更新手段
ＭＨによって更新された燃料挙動モデルにもとづいて燃
料噴射量を制御するものであって、たとえば前記（３）
式、（４）式の場合では、下記に求め方を説明する下記
（２４）式にもとづいて噴射燃料１１ｑ（ｋ）を計算し
、制御するものである。

ｑ（ｋ）＝　（ｍｃ　　（ｋ）　・λｒ　−α９・（１
−α９）・ｆｖ　　（ｋ）−α７・（１−ａ７　）　◆
ｆｖ　　（ｋ＞　−＜ａ７−ａ９　）・α２・ｖｆ　　
（ｋ）／ω（ｋ）） ／（α９・α１＋α７・α３＋１−α１−α３）・・・
（２４） （３）式、（４）式の評価関数Ｊを下記（２５）式とす
る。

Ｊ＝Ｅ・（［（ｍｃ（ｋ）　　・λｒ −ｍｃ　　（ｋ）−λ　（ｋ＋１）１２）＝Ｅ−（［ｍ
ｃ　　（ｋ）　　−λｒ　−ａ９　−　　（１−ａ９　
）・ｆｗ　　（ｋ）−α７　・　（１−α７　）−ｆｖ
　　（ｋ）−（α９　−　ｃｉ　　＋ａ７　−　α３）
・ｑ　（ｋ）　＝（１−α１−α３） ・ｑ（ｋ＋１）−（α７−α９）　・α２・Ｖｆ　　（
ｋ）／ω（ｋ）　］２　　）・・・（２５） Ｅ・・・期待値 λｒ・・・目標燃空比 ここでｑ（ｋ）　′、ｑ（ｋ−１）と置くことで、（２
５）式は下記（２６）式となる。

Ｊ＝Ｅ　（［ｍｃ　　（ｋ）−λｒ　−ｒｘ９・　（１
−α９）・ｆｗ　　（ｋ）−α７・　（１−α７）　・
ｆｖ　　（ｋ） −（α９　・α１　＋α７　・α３ ＋（１−α１−α３））・ｑ（ｋ） −（α７−α９）・α２ ・ｖｆ　（ｋ）／ω（ｋ）１２　） ・・・（２６） 次いで下記（２７）式により（２６）式の評価関数Ｊを
最小とする噴射燃料１ｑ（ｋ）を求める。

ａＪ／９Ｑ　（ｋ）＝−２［ｍＣ（ｋ）・λｒ　−ａ９
　・（１−ａ９　）　−ｆｗ　　（ｋ）−ａ７−　（１
−ａ７　）　−ｆｖ　　（ｋ）−（α９１１α１＋α７
・α３ ＋１−α１−α３）・ｑ（ｋ＞ −（α７−α９）・α２ ・Ｖｆ　　（ｋ）／ω（ｋ）］ ・　（α９　舎　α１　＋α７　舎　α３＋１−α１−
α３）＝Ｏ ・・・（２７） したがって、（２７）式により、既述した（２４）式に
示す噴射燃料１ｑ（ｋ）が求められる。

［作用］ 本発明のエンジンの燃料噴射最制御装置は、流入燃料量
検出手段ＭＥでシリンダＭＣ内への流入燃料量ｍｃ　・
λを検出し、噴射燃料量検出手段ＭＦで燃料噴射弁ＭＤ
からの噴射燃料量ｑを検出し、該両燃料量にもとづき燃
料挙動モデルにしたがって、燃料の挙動を燃料挙動予測
手段ＭＧにより予測する。次いで、パラメータ更新手段
Ｍｌ−１により、上記検出した燃料ｆｆ１ｍｃ　・λ、
ｑと予測した付着燃料ｉｆｗ　、蒸発燃料ｌｆｖとにも
とづき、上記燃料挙動モデルの出力方程式のみによって
、上記モデルを表わすパラメータを推定し、更新する。

又、噴射口制御手段ＭＩにより、更新されたパラメータ
を用いた燃料挙動モデルにしたがい、各燃料量ｍｃ　・
λ、ｑ、ｆｗ、ｆｖにもとづいて、燃料噴射弁ＭＤから
の燃料噴射量を制御する。

したがって、燃料挙動モデルを表わすパラメータは、入
出力信号によって同定され、更新されるとともに、燃料
噴射量は、更新された燃料挙動モデルによって制御され
る。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面にもとづいて詳細に説明す
る。

第２図は本実施例が適用されるシステムの概略構成をエ
ンジン１０を中心に示すものである。

エンジン１０は、エンジンコントローラ１２によって制
御されるもので、エアクリーナ１４の近傍には、吸気温
度Ｔｉを検出して吸気温信号を出力する吸気温センサ１
６が設けられている。該吸気温センサ１６の下流側には
、スロットルバルブ２０が配置され、このスロットルバ
ルブ２０には、スロットルバルブ全開状態で「オン」す
る（ＬＬ「オン」）アイドルスイッチ２２と、スロット
ルバルブ２０の開度を検出するスロットルセンサ２４と
が取り付けられている。スロットルバルブ２０の下流側
には、サージタンク２６が形成され、吸気管圧力Ｐｉを
検出して吸気圧信号を出力する吸気圧センサ２７が設け
られている。この吸気圧センサ２７が設けられたサージ
タンク２６の下流には、インテークマニホールド２８お
よび吸入ポート３０が設けられている。吸入ボート３０
には、エンジンコントローラ１２からの開弁信号によっ
て、開弁する燃料噴射弁３２が取り付けられている。燃
料噴射弁３２から噴射された燃料を燃焼させる燃焼室３
４の下流側にはエキゾーストマニホールド３６が設けら
れている。エキゾーストマニホールド３６には、排出ガ
スの残留酸素濃度から燃空比λを検出して、燃空比信号
を出力する０２センサ３８が取り付けられている。

燃焼室３４を形成するエンジンブロック４０には、ウォ
ータジャケット内の冷却水温を検出して冷却水温信号を
出力するエンジン水温センサ４２が取り付けられている
。

燃焼室３４に設けられた点火プラグ４４には、エンジン
コントローラ１２からの出力に応じて点火時期が制御さ
れるイグナイタ４６からの高電圧がディストリビュータ
４８を介して供給されている。該ディストリビュータ４
８には、エンジンの同速度ωを検出してエンジン回転速
度信号を出力するエンジン回転速度センサ５０と気筒判
別信号を出力する気筒判別センサ５２とが取り付けられ
ている。

エンジンコントローラ１２は、入出力インタフェース６
４、記憶部６６、および中央処理部６８を備え、以下に
示す処理を行なう。

（１）エンジン１０の各部のセンサからの信号等を、入
出力インタフェース６４を介して入力する処理。

（２）上記入力された各種の信号にもとづき、記憶部６
６に記憶されている第３図に示す燃料噴射制御ルーチン
、図示しない各種の制御ルーチンのプログラム、および
データ等にしたがって、各種駆動信号を中央処理部６８
で演算する処理。

（３）中央処理部６８の演算結果にもとづいて、エンジ
ン１０の各部の駆動信号等を入出力インタフェース６４
から出力する処理。

次に、エンジンコントローラ１２により第３図に示すフ
ローチャートによってエンジン１０の作動時に実行され
る本実施例の燃料噴射制御ルーチンを説明する。

第３図のルーチンが起動されると、まずイニシャライズ
処理が実行される。（ステップ１００ないし１３０）。

すなわち、下記処理を順に実行する。付着燃料１ｉ１ｆ
ｗに初期値ｆｗ　　（０）を、蒸発燃料量ｆｖに初期値
ｆｖ　　（０）を設定する（ステップ１００）。次いで
、パラメータα９に始動時の付着燃料量が「ゼロ」の状
態にもとづいて定められた初期値α９　（０）を、パラ
メータα１に始動時の水温等にもとづいて定められた初
期値α１（０）を設定する（ステップ１１０）。次に、
値ａ１にパラメータα９を、値ａ２に「１−Ｃ１−Ｃ３
」を設定する（ステップ１２０）。次いで、１３０）。

なお、Ｐは、十分大きな正数である。

上記イニシャライズが完了した後は、次に下記に示すよ
うに、エンジン１０の回転速度ω、空気量ｍｃ　、燃空
比λの計測および燃料の蒸発損Ｖｆの計算を行なう（ス
テップ１４０）。

回転速度ωは、エンジン回転速度センサ５０の検出値を
入出力インタフェース６４を介して入力することにより
求められる。空気１ｍｃは、（２）式にもとづき設定さ
れた第４図に示すマツプを用いて、上記回転速度ωおよ
び入出力インタフェース６４を介して入力した吸気圧セ
ンサ２７で検出した吸気管圧力Ｐｉ、吸気温センサ１６
で検出した吸気温度Ｔｉにしたがって算出する。燃空比
λは、０２センサ３８の検出値を入出力インタフェース
６４を介して入力することにより求められる。

燃料の蒸発量Ｖｆは、（５）式および（６）式にもとづ
き、入出力インタフェース６４を介して入力したエンジ
ン水温センサ４２の検出値（冷却水温）王にしたがって
算出する。

上記実際の運転状態を示す８値の検出を行なった後は、
次に目標燃空比λｒの算出を行なう（ステップ１５０）
。この目標燃空比λｒは、第５図に示す予め設定された
マツプにもとづき、エンジン１０の回転速度ωと吸気管
圧力Ｐｉとにしだがって、エンジンの運転状態を最適に
する値が求められるものである。

上記８値の検出および算出を行なった後は、次に噴射燃
料ｆＭｑの算出および該燃料ｆｆ１ｑを実際に噴射する
制御を行なう（ステップ１６０）。すなわち、まず（２
４）式にもとづき、上記検出、算出、又は設定された空
気ｍｍＣ１目標燃空比λｒ、パラメータα９．Ｃ１、付
着燃料量ｆｗ、蒸発燃料量ｆｖ、蒸発量Ｖｆ　、回転速
度ω、および予め設定されたパラメータα７．Ｃ３，Ｃ
２にしたがって、噴射燃料ＩＱを算出する。次いで、エ
ンジン１０のクランク位置が所定位置に達したとき、上
記噴射燃料量ｑに対応する時間だけ燃料噴射弁３２を開
弁する。すなわち燃料噴射が実行される。

上記燃料噴射を実行した後、次に付着燃料量ｆＷおよび
蒸発燃料量ｆｖの予測を行なう（ステップ１７０）。該
予測は、本実施例の燃料挙動モデルを示す状態方程式（
３）式および出力方程式（４）式から、オブザーバによ
って、付着燃料量ｆｗおよび蒸発量ＦＪＩｆＶを予測す
るものである。

上記予測燃料ｌｆｗ、ｆｕを算出することにより、次い
で既述したく１４）式ないしく１９）式によって値Ｙ、
ＸＩ　、Ｘ２を求め（ステップ１８０）続いて既述した
（２０）式に示す誤差ｅ　（ｋ）の（２１）式に示す評
価関数Ｊｅを最少とする値ａ１　、ａ２を算出する（ス
テップ１９０ないし２１０）。すなわち、ここでは（２
１）式を最少とする値ａｌ　、ａ２を以下のアルゴリズ
ムで求めるものである。

る（ステップ１９０）。

〆ρ＋［Ｘｌ　　（ｋ＞、Ｘ２　　（ｋ）コ・・・（２
８） “ＦｏｒｇｅｅｔｔｉｎｇＦａｃｔｏｒ　　ρ＝ｏ＜０
≦１■下記（２９）式により行列Ｐ　（ｋ＞を締出す・
・・（２９） （ステップ２１０）。

・・・（３０） ａｌ、ａ２が求められることによって、次に既述した（
２２）式、（２３）式によりパラメータα１、α９を算
出し、既述した（３）式、（４）式、および（２４）式
のパラメータを更新する（ステップ２２０）。

これにより、パラメータα１．α９が常に更新され、燃
料挙動モデルを常にエンジンの変化に追従することがで
き、しかも該状態で次回（ｋ＋１）において、目標燃空
比λｒに最も誤差が少ない燃料噴射量ｑを供給すること
ができる。

次に、上記実施例のシミュレーション結果を第６図ない
し第８図に示し、従来のパラメータα９゜α１を変化さ
せないセルフチューニングと対比する。

ここでは計算条件として、第６図に示すように、サンプ
リングナンバーに＝Ｑないし５００までは、α９＝０．
１、α１　＝０．４、ｆＷ　　（０）＝Ｏ１ｆＶ（０）
＝Ｏとし、目標燃料１ｍｃ　−λｒ＝５ｏｍａ、ａ２−
Ｖｆ　　（ｋ）／ω（ｋ）＝１０ｍ（ＩＩ、α３＝０、
α７＝、０９とした。サンプリングナンバーに＝５００
ないし１０００までは、α９＝０゜０２、α１　＝０．
３となるように、制御対象を変化させた。

上記計算条件によるシミュレーションの結果は、第７図
に示すように、パラメータα１．α９の推定値は計算条
件のα１．α９に良く追従している。

すなわち、燃料挙動モデルのパラメータがエンジンの変
化に常に追従して、正確にエンジンの燃料挙動を表して
いる。

ぼ標燃料ｆｆｉｍｃ　・λｒに対する実際の燃料量ｍｃ
　　（ｋ）−λ（ｋ）の変化率（ｍｃ　−λｒ　−ｍｃ
（ｋ）−λ（ｋ））／ｍｃ　−λｒは、第８図に示すよ
うに、従来のパラメータα１．α９一定のセルフチュー
ニングでは、外乱があったに＝５００から約１５０回が
経過するまで大きくなっているが、本実施例によれば、
外乱後、すぐにｒＯＪに収束している。すなわち、本実
施例により、噴射燃料１ｑ（ｋ）が適切に制御され、燃
料量ｍｃ（ｋ）・λ（ｋ）が目標燃料量ｍｃ　・λｒに
よく追従制御されている。

以上に説明したように、本実施例は、以下の極めて優れ
た効果を奏する。

■燃料挙動モデルを表すパラメータのうちで、デポジッ
ト付着等のエンジン１０の経時変化によって大きく影響
を受けるパラメータα１を自動的に調整できることから
経時的制御精度を向上することができる。

■機種間のばらつき、たとえば吸気系のばらつき等によ
り大きく影響を受けるパラメータα９を自動的に調整で
きることから、製造時の調整工程を大巾に短縮でき、し
かも制御精度も向上することができる。

■状態方程式（３）式が線型であることを要しないこと
から、線型近似を行なう必要もなく、しかも実際のエン
ジン１０により適合したモデルにもとづいて高精度の制
御を行なうことができる。

又、制御の安定性も向上する。

■従来のセルフチューニングに比較して、推定するパラ
メータが２つ（α１．α９）で良いことから、パラメー
タを速く推定し、かつ更新することができる。これによ
り、制御の追従性および精度が向上する。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種
々の態様で実施が可能である。

［発明の効果］ 本発明のエンジンの燃料噴射量制御装置は、出力方程式
のみによって燃料挙動モデルを表わすパーラメータを推
定し、更新すること等により、以下に示す極めて優れた
効果を奏する。

■燃料挙動モデルを表わすパラメータをエンジンの経時
変化に応じて自動的に調整できることがら、経時的制御
精度を向上することができる。

■機種間のばらつきを自動的に調整できることから、製
造時の調整行程を大巾に短縮でき、しかも制御精度も向
上することができる。

■状態方程式が線型であることを要しないことから、よ
り高精度な制御モデルを利用することができ、しかも制
御安定性が向上する。

■従来のセルフチューニングに比較して、推定パラメー
タが少ないことから、パラメータを高い追従性で更新す
ることができる。これにより、制御の追従性および精度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示する構成図、第２図
は本発明の一実施例の構成図、第３図は実施例の燃料噴
射制御のフローチャート、第４図はその燃料１ｍｃマツ
プの説明図、第５図は同じく目標燃空比λｒマツプの説
明図、第６図は実施例の各燃料量の変化特性を示すグラ
フ、第７図は実施例のパラメータの推定値の変化状態を
示すグラフ、第８図は本実施例と従来例との制御特性を
対比して示すグラフである。 ＭＡ・・・エンジン ＭＢ・・・吸気管壁面 ＭＯ・・・シリンダ ＭＤ・・・燃料噴射弁 ＭＥ・・・流入燃料量検出手段 ＭＦ・・・噴射燃料量検出手段 ＭＧ・・・燃料挙動予測手段 ＭＨ・・・パラメータ更新手段 ＭＩ・・・噴射量制御手段 １０・・・エンジン １２・・・エンジンコントローラ １６・・・吸気温センサ ２７・・・吸気圧センサ　　３０・・・吸入ポート３２
・・・燃料噴射弁 ３４・・・燃焼室　　　　　３８・・・０２センサ５０
・・・エンジン回転速度センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの吸気管壁面への付着燃料量と蒸発燃料量とを
   状態変数としてエンジンのシリンダ内に流入する燃料の
   挙動を記述した状態方程式および出力方程式からなる燃
   料挙動モデルに則つて、燃料噴射弁からの燃料噴射量を
   制御するエンジンの燃料噴射量制御装置であつて、 上記シリンダ内に流入した燃料量に相当する流入燃料量
   を検出する流入燃料量検出手段と、上記燃料噴射弁から
   の噴射燃料量を検出する噴射燃料量検出手段と、 上記流入燃料量と上記噴射燃料量とにもとづき、上記燃
   料挙動モデルにしたがって、付着燃料量および蒸発燃料
   量を含む燃料の挙動を予測する燃料挙動予測手段と、 該燃料挙動予測手段が予測した付着燃料量および蒸発燃
   料量と上記流入燃料量および噴射燃料量とにもとづき、
   上記出力方程式のみによつて、上記燃料挙動モデルを表
   すパラメータを推定し、該燃料挙動モデルのパラメータ
   を更新するパラメータ更新手段と、 上記更新されたパラメータを用いた燃料挙動モデルにも
   とづき設定された燃料噴射量算出式に従い、各燃料量に
   もとづいて、燃料噴射量を制御する噴射量制御手段と を備えるエンジンの燃料噴射量制御装置。