JPH01285636A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射量制御装置

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JPH01285636A
JPH01285636A JP11513488A JP11513488A JPH01285636A JP H01285636 A JPH01285636 A JP H01285636A JP 11513488 A JP11513488 A JP 11513488A JP 11513488 A JP11513488 A JP 11513488A JP H01285636 A JPH01285636 A JP H01285636A
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combustion engine
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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] 本発明は、内燃機関の燃料噴射量制御装置に関するもの
で、詳しくは、吸気管壁面等へのデポジットの付着によ
る燃空比の乱れを防止する機構に関する。
[従来の技術] 電子式の燃料噴IiJ装置では、燃料哨躬弁から噴射さ
れシリンダ内に吸入される燃料には、燃料噴射弁からシ
リンダ内に直接吸入されるものほかに、吸気管壁面や吸
気バルブに一旦付着してから蒸発等の過程を経て吸入さ
れるものも含まれる。
ところが、吸気管壁面等に付着してからシリンダ内に吸
入される燃料は、エンジンの急加速時に、該付着により
吸入が遅れ、燃空比を一時的に燃料稀薄側へ移行させよ
うとする。一方、急減速時には、付着燃料の蒸発量が吸
入空気量に対して相対的に増大するために一時的な燃料
過剰側への燃空比変動が発生する。このために、排気エ
ミッションに有害成分を増加させる。
しかも、この傾向は、吸気管壁面や吸気バルブに付着す
るデポジットの増大により一層加速される。したがって
、車両を長期間使用してデポジットが多く付着した場合
には、急加減速時に燃空比、エミッションの低下を招く
ことになる。
このような問題に対処する技術として、例えは、特開昭
60−1346号公報および特開昭60−27746号
公報に記載されているものがある。
すなわち、これらの技術は、加速状態を検出したときに
、最適の燃空比と実際に検出した燃空比との偏差を算出
し、この1偏差分を補正するように燃料噴射量制御を行
うものである。すなわち、加速時に燃料噴射量を増量す
ることによりデポジット付着量の増大による不足燃料分
を補正するものである。
[発明が解決しようとする課題] ところで、エンジンの燃料噴射量制御においては、吸入
空気量、エンジン回転数に基づいて基本燃料噴射量を算
出し、さらにこれを冷却水温、大気圧等のパラメータを
用いて補正することにより、各種のエンジンの運転状態
、例えは、低速時から高速時にわたった広範囲の運転状
態に適合させている。
しかし、こうした広範囲の運転状態に適合させるための
パラメータにざらに、従来の技術のような加速時におけ
る補正する手段を加えて対処しようとする場合には、上
述した補正のパラメータに適合する補正係数を多数加え
たり変更しなければならず、マツプやプログラムの増大
を招き構成が複雑になるという問題がある。
こうした補正係数の設定が簡単でかつ広範囲のエンジン
の運転状態に精度よく対処できる技術として、本願出願
人により先に出願した発明、特願昭62−189889
号、特願昭62−189891号等に記載されている発
明がある。すなわち、吸気管壁面への付着燃料量及び吸
気管内での蒸発燃料量を状態変数として燃料の挙動を記
述した物理モデルに基づく制御則により、該状態変数量
吸気管壁面からの燃料蒸発量、シリンダ内に流入する空
気量と目標燃空比とを乗することによって得られるシリ
ンダ内に流入すべき目標燃料量に基づき燃料噴射弁から
の燃料噴射量を算出し、燃料噴射制御を行なう燃料噴射
量制御装置である。
本発明は、上述した料噴躬量制御装置においては、物理
モデルに用いられるパラメータをわずかに変更すること
により、広範囲の運転状態に対応することができること
に着目して、簡単な構成によりデポジットによる燃空比
の乱れを防止できる技術を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記問題点を解決するためになされた本発明は、第1図
に示すように、 吸気管M1壁面への付着燃料量f−及び該吸気管M1内
での蒸発燃料量fνを状態変数とし、これらの状態変数
に所定のパラメータを乗算することにより、内燃機関M
2のシリンダM3内に流入する燃料の挙動を記述した物
理モデル、 またはこの物理モデルに、付着燃料量の過去の演算値に
パラメータを乗算した項を外乱項として加えた物理モデ
ル に則って、燃料噴射弁M4から噴射される燃料噴射量を
制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、 lトガス中の燃空比、及び上記シリンダM3内に流入す
る空気量を含む運転状態を検出する運転状態検出手段M
5と、 上記物理モデルに基づいて設定された演算式を使用して
、上記運転状態検出手段M5からの運転状態と、上記燃
料噴射弁M4への燃料噴射量とにより上記状態変数を推
定する推定手段M6と、上記物理モデルに基づき設定さ
れた演算式を使用して、上記推定手段M6の推定結果、
及び上記運転状態検出手段M5で検出された空気量と目
標燃空比との積に基づき上記燃料噴射弁M4からの・燃
料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段M7と、上記運
転状態検出手段M5からの運転状態に基づいて内燃機関
の過渡状態を検出する過渡状態検出手段M8と、 上記過渡状態検出手段M8により過渡状態と判定された
とき、上記運転状態検出手段M5からの燃空比に基づい
て所定以上の燃料過剰状態または燃料稀薄状態を検出す
る燃空比状態検出手段M9と、 この燃空比状態検出手段M9からの検出結果に基づいて
上記物理モデルのパラメータのうち付着燃料量またはそ
の過去の演算値に乗算されるパラメータを設定するパラ
メータ設定手段MIOと、を備えたことを特徴とする。
[作用] 本発明の燃料噴射量制御装置においては、推定手段M6
にて、物理モデルに基づき予め設定された演算式を用い
て、運転状態検出手段M5で検出された運転状態、例え
ば燃空比と空気量との偵及び燃料噴射弁M4からの燃料
噴!i量qに基づき状態変数?冒及び?νが推定される
。燃料噴射量算出手段M7は、上記推定手段M6の推定
結果7w。
?ν、上記運転状態検出手段M5で検出された運転状態
に基づいて、上記推定結果に所定のパラメータを乗算し
た演算式を用いて燃料噴射弁M4からの燃料噴射量qを
算出する。
すなわち、本発明の燃料噴射量制御装置では、吸気管M
1壁面への付着燃料量f−と蒸発燃料量fνとを状態変
数として内燃機関での燃料挙動を記述する物理モデルに
基づき設定された制御則により燃料噴射量qを算出し、
内燃機関の燃料噴射量qをフィードバック制御するので
ある。
また、上記物理モデルの演算式のパラメータのうち、付
着燃料量fWに乗算されるパラメータα2(その過去の
演算値に乗算される外乱項を用いた場合にはパラメータ
α2a)は、運転状態検出手段M5、過渡状態検出手段
M8、燃空比状態検出手段M9およびパラメータ設定手
段MIOの演算により設定される。すなわち、過渡状態
検出手段M8にて、内燃機関の過渡状態であるか否かの
判定が実行され、過渡状態であると判定された場合には
、燃空比状態検出手段M9にて、上記運転状態検出手段
M5から検出される燃空比に基づいて燃料過剰状態また
は燃料過剰状態の検出、例えば、これらの状態の所定レ
ベルのm続時間などの測定を行い、この測定結果に基づ
いてパラメータ設定手段MIOにて、上記物理モデルの
パラメータα2(α2a)を設定する。
すなわち、本発明では、吸気管M1壁面へのデポジット
の付着による付着燃料量fwの変動が、物理モデルにお
けるパラメータα2(α2a)を燃空比状態に応じて設
定・変更することにより補償されることになる。
[実施例] 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
まず第2図は本発明が適用された内燃機関2及びその周
辺装置の構成を表す概略構成図である。
第2図において、4はエアクリーナ6を介して空気を吸
入する吸気管を表し、この吸気v4には、吸気量を制御
するためのスロットルバルブ8、吸気の脈動を抑えるた
めのサージタンク10、その内部の圧力(吸気管圧力)
Pを検出する吸気圧センサ12、及び吸気温度Tiを検
出する吸気温センサ13が備えられている。
一方14は排気管で、排気中の酸素濃度から内燃機関2
のシリンダ2a内に流入した燃料混合気の燃空比λを検
出するための酸素センサ1Gや、排気を浮化するための
三元触媒コンバータ18が備えられている。
また当該内燃機関2には、その運転状態を検出するため
のセンサとして、上記吸気圧センサ12、吸気温センサ
13及び酸素センサ16の他、スロットルバルブ8の開
度TAを検出するスロットルポジションセンサ19、デ
ィストリビュータ20の回転から内燃機関2の回転速度
ωを検出するための回転速度センサ22、同じくディス
トリビュータ20の回転から内燃機関2への燃料噴射タ
イミングtを検出するためのクランク角センサ24、及
び内燃機関2のウォータジャケットに取り付けられ、冷
却水温Tを検出する水温センサ26が備えられている。
なお、ディストリビュータ20はイグナイタ2日からの
高電圧を所定の点火タイミングで点火プラグ29に印加
するためのものである。
そして上記各センサからの検出信号は、マイクロコンピ
ュータを中心とする論理演算回路として構成された電子
制御回路30に出力され、燃料噴射弁32を駆動して燃
料噴射弁32からの燃料噴射量を制御するのに用いられ
る。
すなわち、電子制御回路30は、予め設定された制御プ
ログラムに従って燃料噴IiJ量制御のための演算処理
を実行するCPU40、CPU40で演算処理を実行す
るのに必要な制御プログラムや初回データが予め記録さ
れたR 0M42、同じくCPU40で演算処理を実行
するのに用いられるデータが一時的に読み書きされるR
AM44、上記各センサからの検出信号を人力するため
の人力ボート46、及びCPtJ40での演算結果に応
じて燃料噴射弁32に駆動信号を出力するための出力ボ
ート4日、等から構成され、内燃機関2のシリンダ2a
内に流入する燃料混合気の燃空比入が内燃機関2の運転
状態に応じて設定される目標燃空比λ「になるよう燃料
噴射弁32からの燃料噴射量qをフィードバック制御す
るよう構成されている。
このフィードバック制御に使用される制御系は、次に説
明する物理モデルにより構築されたものであり、この物
理モデルに基づいて第3図に示すブロックダイヤグラム
の制御系が構成され、ざらに第4図および第5図のフロ
ーチャートに示した一連のプログラムの実行により、離
散系として実現される。
まず、基本となる物理モデルについて説明する。
内燃機関2のシリンダ2a内に流入する燃料量fcは、
燃料噴射弁32からの燃料噴射量qと、吸気管4壁面へ
の付着燃料量fwと、吸気管4内部での蒸発燃料量fν
とを用いて次式(1)のように記述することができる。
fc  =al争q+a2φfw+ α3◆fv   
−=(1)即ち上記燃料量fcは、燃料噴射弁32から
の噴射燃料の直接流入量α1・qと、その噴射燃料が付
着した吸気管4からの間接流入量α2・fwと、噴射燃
料あるいは壁面付着燃料の蒸発により吸気管4内邪に存
在する蒸発燃料の流入量α3・fvとの総和であると考
えられることから、上式(1)のようにシリンダ2a内
に流入する燃料flk f cを記述することができる
のである。
上式(1)において、燃料噴射量qは燃料噴射弁32の
制御量によって定まるので、吸気管4壁面への付着燃料
量fw及び吸気管4内での蒸発燃料量fνを知ることが
できれば、燃料量fcを予測することができる。
そこで次に上記付着燃料量f−及び蒸発燃料量fνにつ
いて考える。
まず吸気管4壁面への付着燃料量fwは、吸気行程時の
シリンダ2a内への流入によって、吸気サイクル毎にそ
の一部α2が減少する他、吸気管4内部への蒸発によっ
て減少し、吸気サイクルと同量して燃料噴射弁32から
噴射される燃料噴射量qの一部α4が付着することによ
って増加する。
また吸気行程毎の燃料蒸発量はαG・Vf/ωとして表
すことができる。このため吸気管4壁面への付着燃料量
f−は次式(2)に示す如く記述できる。
f w(k+1) = (1−α2)・f w(k)+
α4・q(k)−α6・V f(k)/ω(k)  ・
・・(2)(但し、k:吸気サイクル) また、付着燃料量fwは、吸気管4壁面に付着したデポ
ジットの影響により、つまり、経時変化に伴いデボジッ
lが増加することにより変動する。
このデポジットによる付着燃料量fwの経時変化に対応
する手法は、付着燃料量fwの過去の時点(k−1)に
おける演算値f讐(k−1)にパラメータα2aを乗算
してなる項を外乱項として上式(2)に加算することに
より物理モデルの演算式を構築し、ざらにα2aを可変
パラメータと扱うことにより対処することができ、これ
を下式(3)にて示す。
f w(k+1)=(1−a2) f w(k)+ a
4◆q(k)+α6・V f(k)/ω(1<) +a2afw(k−1)  −(3) 一方、吸気管4内邪での蒸発燃料量fνは、吸気行程時
のシリンダ2a内への流入によって、吸気サイクル毎に
その一部α3が減少する他、燃料噴射量qの一部α5蒸
発することによって増加し、更に上記付着燃料の燃料蒸
発によって増加する。
このため吸気管4内の蒸発燃料量fνは次式(4)に示
す如く記述できる。
fν(k+1)=(1−α3)・f v(k)+α5・
q (k)+α6◆V f(k)/ω(k)  ・・・
(4)次に内燃機関2のシリンダ2a内に吸入された燃
料量f c(k)は、排気中の酸素濃度に基づき検出可
能な燃空比入(k)と、シリンダ2a内に流入した空気
量m(k)とから、次式(5)のように記述できる。
fc(k)=入(k)m(k)   −(5)したがっ
て上記各式の係数α1〜α6、α2aをシステム同定の
手法により決定すれば、内燃機関2の吸気サイクルをサ
ンプリング周期として離散系で表現された、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する状態方
程式(6)及び出力方程式(7)を得ることができ、こ
れによって内燃機関での燃料挙動を表す物理モデルが定
まる。
+ (1−α4−α5)q(k)  ・・・(7)上記
(6)、(7)式において、 y(k)=入(k)・m(k) −(1−a4−a5 
) q(k)・・・(8) x(k)=  [f w(k)   f ν(k)コ 
T        ・・・(9)■=[α2 α3] 
  ・・・(14)とすると、(6)、(7)式は x(k+1)=@・x(k)+Ir−q(k)+■・V
 f(k)/ω(k) + A f w(k−1)  −(15)y(k)=■
・x (k )             ・・・(1
6)で表すことができる。
上式(15)において右辺に外乱W(k)が加わるもの
とし、このときの変数を添字aで表すと、上式(15)
及び(16)は次式(15)’、(16)’に示すよう
になる。
xa(X+1)=4f)・xa(k)−t4’・q a
(k)+■・V f(k)/ω(k)+  Af讐(k
−1)+E−W(k)・・・(15)’ y a (k)=■舎x a(k)         
  ・・・(16)’またy(k) =y r (目標
値)であるとすると、上式(15)及び(16)は次式
(15)”、(16)”に示すようになる。
xr=[F]◆X[+「◆qr +■・V f(k)/ω(k) +Af讐(k−1)・・・(15)” yr=(El)・X「          ・・・(1
6)”上式(15)’ 、(15)”及び(16)’ 
、(16)”より、xa(X+1)−x  r  :(
[)  (xa(k)−x r)+f (q a(k)
 −q r )  +E−W(k) =−(17)y 
a(k)−y r =(8) (x a(k)−x r
 ) =(18)となり、(17)式において外乱Wは
ステラブ状に変化するものとし、ΔW(k)=W(k)
−W(k−1)= 0であるとすると、(17)及び(
18)式より、△(x a(X+1) −x r ) 
=@Δ(xa(k)−xr)十rΔ(q a (k) 
−q r )  =(17)’△(y a(k)−y 
r ) =■Δ(xa(k)−xr)−(1B)’となる。
したがって上式(17)’及び(1B)’より、線形近
似され、サーボ系に拡大された次式(19)に示す状態
方程式が得られる。
次に上式(19)を次式(20)のようにみなす。
δX (X+1) =Pa・δX (k) +Ga ・δu (K) −(
20)すると、離散形2次形式評価関数は次式(21)
のように表現できる。
J=工[δX’ (k) ・Q・δX (k)+δu’
(K)−R−δu1 (K)  コ−(21)ここで、
重みパラメータメータ行列Q、  IRを選択して、上
記M敗形2次形式評価関数Jを最小にする人力δU (
k)は次式(22)で与えられる。
δu(1<)=F・δX (k)  −(22)したが
って、上式(19)における最適フィードバックゲイン
Fは次式(23)のように定まる。
F=−(]R+Ga’ ・IM ・Ga)−’・Ga■
・IM・Pa  −(23) ただし、路は次式(24)に示す離散形りカッチ方程式
を満たす止定対称行列である。
]M=Pa’ ・IM 辛IPa +Q −(PaT−
IM ・Ga)・ (B”?、+GaT−IM・Ga)
−’・ (Ga”−IM・Pa)   −(24)これ
により、Δ(qa(k)−qr)は、次式(25)のよ
うに求まる。
Δ(q a(k)−q r) = (但し、F=  [PI  F2] ”)次に上式(2
5)を積分すると、qa(k)−qrは次式(26)に
なる。
qa(k)−qr=F1(xa(k)−xr)+零F2
 (y a(j)−y r )−F 1 (x a(0
)−x r )+ (q(0)−q r)・・・(26
)上記(15)“、(16)”式の状態(すなわちy(
k)=yr)で上式(26)の制御を行なうと、q r
=F1xr−Flxa(0)+ya(0)=(27)と
なる。そこで(15)”に上式(27)を代入すると、
X[=[Φ十fF1]xr +F (−Flxa(0)+qa(0))十■・V f
(k)/ω(k)+ A f w(k−1)・・・(2
8)となり、x a (k+1)= x(k) (k−
+oc+)とすると、xr(k)=[II−〇−fF1
]−’・F’ (−Flxa(0)+qa(0))+[
II−[F]−fF1]−’ ・■・V f(k)/ω(k) + [II−(II)−fF1] −1・A−f w(
k−1)・・・(29)y  r (k)=■ [II
−@−fF1コ −トf (−Flxa(0)+q a
(0))+■[I[−@−FFI] −’ ・■・V f(k)/ω(k) +■[II−@−fF1] −1 φA−f w(k−1) ・”(30)となる。したが
って −F lx a (0)+ q a (0)=[■ [
I[−@−fF1コ −1 −  「]  −+1y 
 r−[■[Il −4り−f Pi] −’ −F]
 −16・ [■−■−fF1コ −ト ■・Vf(k)/ω(k) −[■ [I[−@−fF1コ −1−f]=(81・
 [■−Φ−filコ −IAf冒(k−1)・・・(
31) となり F3= [(B) [II −(Il)−F F 11
−’ −f]−’−(32)F4=−[(8)[I[−
@−fF1]−1−F] −1(B)−[1−(II)
−fF1コ −1111       −(33)F5
=−[e  [I−([)−FPIコ −1 ・ rコ
 −IQ、  [II−@4F1コ −IA     
   −(34)とし、(26)式に代入すると、 qa(k)=:Flxa(k)+3:F2(ya(j)
−yr)+F3y r +F4Vf(k)/ω(k)+
 F 5 f w(k−1)・・・(35)となる。
したがってこの式(35)に前述の(8)及び(9)式
を代入すると、 q(k)=(F a−f w(k)+F b−f v(
k)+EF c−m(j)(λ(j)−人r) + F
 d−m(k)λr+Fe・V f(k)/ω(k))
 /4 x+Fd (1−αトα6))= f i f
 w(k)+ f 2・f v(k)+、:@ f 3
・m(j)・(入(j)−人r)+f4・m (k)入
「+ +5・Vf(k)/ω(k) + f6fw(k
−1)・・・ (36) 次に式(3G)に基づいて構築された制御系を第3図を
用いて説明する。
同図に示すように、本実施例の制御系では、まず上記水
温センサ26で検出された冷却水温Tは第1演算部P1
に人力される。すると第1演算部P1では、その人力さ
れた冷却水温Tが次式(37)に示す演算式を用いて吸
気v4内での燃料の飽和蒸気圧Psに変換され、さらに
その変換された飽和蒸気圧Psが、次式(38)に示す
演算式により吸気管4の壁面に付着した燃料の蒸発量V
fに変換される。
Ps=β1−+2−β2−T+β3     −(37
)Vf=β4・Ps   ・・・(3日)(ただし、β
1.β2.β3.β4:定数)また、第1演算部P1に
て演算された蒸発量Vfは除算部P2に人力され、上記
回転速度センサ22を用いて検出される内燃機関2の回
転速度ωによって除算され、そしてその除算結果Vf/
ωは係数f5乗算部P3に人力され、予め設定された係
数f5が乗算される。
一方、回転速度センサ22により検出される回転速度ω
は、吸気圧センサ12により検出される吸気管圧力Pや
吸気温センサ13により検出される吸気温Tiと共に第
2演算部P4にも入力される。第2演算部P4は、次式
(39)に示す演算式、つまり、内燃機関2の回転速度
ωをパラメータとする間数βX(ω)、βy(ω)、吸
気管圧力Pおよび吸気温度Tiとからシリンダ2a内に
流入する空気量mを算出するためのもので、その算出結
果は、第1乗算部P5及び第2乗N部P6に出力される
m= (βx(w)P−βy(ω)) / T i  
 ・(39)そして第1乗算HBP5では、上記酸素セ
ンサ16により検出されるシリンダ2a内に流入した燃
料混合気の燃空比λと第2演算邪P4で算出された空気
量mとが乗算され、これによってシリンダ2a内に実際
に流入した燃料M(実燃料量)λmが算出される。
また第2乗算部P6では、内燃機関2の負荷に応じて設
定される目標燃空比λ「と第2演算部P4で算出された
空気量mとが乗算され、これによってシリンダ2a内に
流入すべき燃料量(目標燃料量)入「mが算出される。
そして乗算部P6で算出された目標燃料量λ「mは係数
f4乗算部P7に人力され、予め設定された係数f4が
乗算され、また第1乗算部P5及び第2乗算部P6の算
出結果は共に偏差算出部P8に入力さ゛れ、その偏差m
(λ−人r)が算出される。
そして、その算出結果は逐次加算部P9で加算され、そ
の算出結果には係数f3乗算部P10で予め設定された
係数f3が乗算される。
一方上記第1乗算部P5で算出された実燃料量λm及び
除算MIJP2の除算結果Vf/ωはオブザーバpHに
も出力される。オブザーバpHは、予め設定された演算
式を用いて、実燃料量λmと、除算部P2の除算結果V
f/ωと、燃料噴射弁32からの燃料噴射量qと、前回
推定した吸気管4壁面への付着燃料量fw及び吸気v4
内での蒸発燃料量?νとから、付着燃料量fwと蒸発燃
料量fνとを推定するためのものである。
その推定結果?W及びrνには、夫々、係数f1乗算部
P12及び係数f2乗算部P13で係数f1及びf2が
乗算される。
また、上記付着燃料量?−は、遅延部P14に人力され
、ここで所定時間遅延された付着燃料量r讐が出力され
る。この遅延した付着燃料量?ミオ係数f6乗算部P1
5にて係数f6が乗算される。なお、上記係数f6乗算
部P15は、後述するように燃空比入の燃料稀薄状態の
継続時間または燃料過剰状態の継続時間に応じて変更さ
れるパラメータを設定するものである。
そして、上記乗算部P12、PI3およびPI3からの
乗算結果は、他の乗算部P7、PIO1P3での乗算結
果と共に、加算部P16〜P20で加算され、これによ
って燃料噴射弁32からの燃料噴射量qが決定される。
なお、上記オブザーバpHは、上式(36)における吸
気管4壁面への付着燃料量fw及び吸気管4内での蒸発
燃料量fνを直接測定できないため、その値を推定する
ためのものである。オブザーバの設計方法としてはゴビ
ナスの設計法等が知られており、「基礎システム理論」
 (前掲書)等に詳しいので、ここでは最小次元オブザ
ーバを設計するものとし、その設計法について簡単に説
明する。
まず上記(15)式において、 Atu(k)=f −q(k)+IfLVf(k)/u
(k)+Af讐(k−1) とおくと、上式(15)は次式(4I)にて表される。
x(k+1)=@・x(k)+Δtu(k)     
□−<41”)上式(41)と上述の(16)式で表現
される物理モデルのオブザーバの一般系は、次式(42
)のように定まる。
x(k+1)=A・x(k)+ ID・y(k)+ j
i’・u(k)−(42)次に電子制御回路30で実行
される燃料噴射量制御を第4図に示すフローチャートに
基づいて説明する。なお、以下の説明では現在の処理に
おいて扱われる量を添字(k)で表す。
当該燃料噴射制御装置は内燃機関2の運転開始と共に起
動され、内燃機関2の運転中常時縁り返し実行される。
本処理が開始されると、まずステップ100を実行して
、付着燃料量? wo、蒸発燃料量?ν0、燃料噴射量
qを初回設定する。次のステップ110では、実燃料量
λmと目標燃料型入「mとの偏差の積分値Smλを0に
設定する。
そして続くステップ120では、上記各センサからの出
力信号に基づき、燃空比λ(k)、吸気管圧力P(k)
、吸気温度Ti(k)、内燃機関2の回転速度ω(k)
、冷却水温T (k)を求め、ステップ130に移行す
る。
ステップ130では、上記ステップ120で求めた吸気
管圧力P (k)と、内燃機関2の回転速度ω(k)と
に基づき、内燃機関2の運転状態に応じた目標燃空圧λ
「を算出する。なお、このステップ130では、通常、
燃料混合気の空気過剰率が1(すなわち、理論空燃比)
となるよう目標燃空比入「が設定され、内燃機関2の高
負荷運転時等には燃料を通常より増量して内燃機関2の
出力を上げるため、目標燃空比入「が燃料過剰側に設定
され、内燃機関2の軽負荷運転時等には、燃料を通λ「
が燃料稀薄側に設定される。
ステップ130で目標燃空比λ「(k)が設定されると
、今度はステップ140に移行し、上記ステップ120
で求めた吸気管圧力P (k)と吸気温度Ti(k)と
内燃機関2の回転速度の(k)とに基づき、前述の(3
9)式に示した算式またはデータマツプを用いてシリン
ダ2a内に流入する空気量m (k)を算出する、前記
第2演算部P4としての処理を実行する。
また続くステップ150では、上記ステップ120で求
めた冷却水温T (k)に基づき、吸気管4の壁面への
付着燃料の蒸発量Vf(k)を求め、その値を内燃機関
2の回転速度の(k)で除算し、前回の吸気行程から次
の吸気行程迄の間に吸気管4壁面からの燃料の蒸発量V
f(k)(すなわち、V f(k)/ω(k))を算出
する、第1演算部P1及び除算部P2としての処理を実
行する。なお、本実施例では、上述のように(37)式
に示した如き演算式またはデータマツプを用いて吸気管
4内での燃料の飽和蒸気圧P 5(k)を求め、その値
Ps(k)を用いて上式(38)に基づき吸気管4壁面
からの燃料蒸発量V f(k)を算出するものとしてい
るが、燃料蒸発量Vf(k)は、正確には吸気管圧力P
によっても変化するので、上記(37)式に基づき求め
られる飽和蒸気圧Ps(k)と上記ステップ120で求
めた吸気管圧力P(k)とに基づき燃料蒸発量Vf(k
)を算出するようにしてもよい。
そして続くステ・ンブ160では上記ステップ120で
求めた燃空比入(k)と上記ステップ150で求めた空
気量m(k)とを乗算して、前回の吸気行程時にシリン
ダ2a内に流入した実燃料量λm(k)を算出する、第
1乗算部P5としての処理を実行し、ステップ170に
移行する。
ステップ170は、上記ステ・ンブ160で求めた実燃
料量λm (k )と、前回の燃料噴tJ′J量qと、
上記ステップ150で求めた吸気管4の壁面からの燃料
蒸発量Vf(k)と、前回求めた付着燃料量rt、io
及び蒸発燃料量?vo と、に基づき前記(42)の演
算式を用いて付着燃料量?w(k)及び蒸発燃料量rν
(k)を推定する、オブザーバpHとしての処理を実行
する。
そして続くステップ180では、上記ステップ130で
設定した目標燃空比λr(k)と上記ステップ140で
求めた空気量m (k)とを乗算して、シリンダ2a内
に流入する目標燃料型入rm(k)を算出する、第2乗
算部P6としての処理を実行した後、ステップ190に
移行する。
ステップ190では、付着燃料量f−の経時変化を示す
パラメータf6をRAM44内から読み出す。
このパラメータf6の算出は、後述する第5図のフロー
チャートで示される処理にて実行される。次のステップ
200では、上記ステップ190にて算出されたパラメ
ータf6および前回の処理で求めた付着燃料量?v(k
−1)に基づいて付着燃料量fwの経時変化を代表する
項の演算処理を実行する。
ステップ210では、前回求めた実燃料量λmと目標燃
料型入「mとの偏差の積分ifi S m入と、上記ス
テップ170で求めた付着燃料量? w(k)及び蒸発
燃料量? v(k)と、ステップ18oで求めた目標燃
料量大rm(k)と、ステップ150で求めた燃料蒸発
量V f(k)と、ステップ200で求めた演算値f 
6?w(k−1)とから、前述の(36)式を用いて燃
料噴射量q (k)を算出し、ステップ220に移行す
る。
そしてステップ220では、上記クランク角センサ24
からの検出信号に基づき決定される燃料噴射タイミング
で、上記ステップ210で算出された燃料噴射量q (
k)に応じた時間燃料噴射弁32を開弁じて実際に燃料
噴射を行なう、燃料噴射制御を実行する。
上記ステップ220で燃料噴射制御が実行され、内燃機
関2への燃料供給が一旦終了すると、次にステップ23
0に移行し、上記ステップ160で求めた実燃料量λm
 (k )とステップ180で求めた目標燃料量λrm
(k)との偏差を、前回求めた積分値Sm人に加算して
積分(i7I S mλ(k)を求める、逐次加算部P
10としての処理を実行し、ステップ240に移行する
そして、ステップ240では、次回の処理で用いる付着
燃料量の演算値f 6? w(k−1)を設定するため
に、前回求めた基準値?woを7w(k−1)に設定し
、続くステップ250では、次回の処理で付着燃料量7
w及び蒸発燃料量7シを推定するために用いる付着燃N
量及び蒸発燃料量の基準値7wo、7v。
として、今回上記ステップ170で求めた付着燃料量?
 w(k)及び蒸発燃料量?v(k)を設定し、再度ス
テップ120に移行する。
次に第4図のフローチャートのステップ190で読み込
まれるパラメータf6を算出する処理について第5図を
用いて説明する。本処理はイグニッションのオンによる
起動時から所定時間毎に繰り返し処理される。まず、ス
テップ300にて所定車速以上か否かについて判定され
る。これは、適正なパラメータf6の算出処理を定常走
行時だけに実行し、アイドル状態等を除くためである。
次に、ステップ305にて、スロットル開度TA(j)
が読み込まれ、続くステップ310では、前回の処理に
て読み込まれたスロットル開度TA(j−1)との偏差
によりスロットル開度の変化量△T A(j)が算出さ
れる。
次のステップ315では、上記ステ・ンブ310で算出
したスロットル開度の変化量ΔTA(j)が所定変化t
KTA1以上か否かが判定され、所定変化量KTAI以
上と判定された場合、すなわち、所定以上の加速状態で
あると判定された場合には、ステップ320へ進み、フ
ラグPLの判定が行われる。このフラグPLは加速時の
パラメータf6Lが設定されたことを示すフラグであり
、最初の処理では初期化処理により0にリセットされて
いるから、ステップ325へ進む。ステップ325では
、燃空比λが基準しベルK L以上にある燃料稀薄状態
の継続時間TLの算出が行われる。すなわち、第6図の
燃空比λおよびスロットル開度TAについてのタイムチ
ャートに示すように、スロットル開度TAが全開へ向か
った時点t1から燃空比λが稀薄側に移行し、その値が
スパイクス状になるが、このときの燃空比入が基準レベ
ルK1以上になった時間を求める。なお、第6図の破線
は新本の場合の燃空比変化を示し、実線で示す耐久型に
比べて加減速時における燃空比入の変動が稀薄側または
過剰側へ小さくなっている場合を示している。続くステ
ップ330では、ステップ325にて算出した稀薄状態
の継゛続時間TLが所定時間K1以上であるか否かにつ
いての判定が実行され、所定時間KL以下であると判定
されると、−旦処理を終了し、一方、所定時間1(L以
上であると判定されると、ステップ335にて第7図に
示す関数f (TL)に基づいてパラメータf6Lが算
出され、そして、この算出結果がステップ340にてR
AM44に記憶される。
次のステップ345では、フラグPLが1にセ・ントさ
れ、次のステップ350にてパラメータf6Lがパラメ
ータf6にセットされる。これにより第4図の処理のス
テップ190におけるパラメータf6が設定される。
一方、上記ステップ315にてスロットル開度の変化量
ΔT A(j)が所定変化量KTAI以下と判断された
場合にはステ・ンブ360へ進む。ステップ360では
、スロットル開度の変化量△T A(j)が所定変化量
K TA2 (K TA2< K TAI)以下である
か否かについての判断が実行され、否定判断の場合、つ
まり減速状態でないと判断された場合には、−旦本処理
を終了する。すなわち、ステップ315およびステ・ン
ブ360の判断にてスロットル開度の変化量ΔTA(j
)に基づいて内燃機関2の過渡状態でないと判断された
場合には、本処理を終了する。一方、所定変化量KTA
2以下であると判断された場合には、すなわち、所定以
上の減速状態であると判断された場合には、ステップ3
65へ進む。
以下のステップ365ないし395は、上述したステッ
プ320ないし350とほぼ同様な処理を実行し前者が
加速時で後者が減速時である点が異なる。すなわち、ま
ずステップ365にて、フラグPRの判定処理を行う。
このフラグFRは減速時のパラメータf6Rが設定され
たことを示すフラグであり、最初の処理では初期化処理
により0にリセットされているから、ステップ370へ
進む。
ステップ370では、燃空比入が基準レベルKR以上に
ある燃料過剰状態の継続時間TRを算出する処理が行わ
れる。すなわち、第6図において、スロットル開度T 
A(j)が全開へ向かった時点t2から燃空比λが燃料
過剰側に移行し、その値がスパイクス状になるが、この
ときの燃空比人が基準レベルKR以上になった時間を求
める。
続くステップ375では、ステップ370にて算出した
燃料過剰状態の継続時間TRが所定時間KR以上である
か否かについての判定が実行され、所定時間K R以下
であると判定されると、−旦処理を終了し、一方、所定
時間KR以上であると判定されると、ステップ380に
て第7図に示す関数f(TR)に基づいてパラメータf
6Rが算出され、そして、この算出結果がステップ38
5にてRAM44に記憶される。次のステップ390で
は、フラグPRに1がセットされ、次のステップ395
にてパラメータf6Rがパラメータf6に設定される。
一方、ステップ345にてフラグFLが1にセットされ
た場合には、以後の繰り返し処理にてステップ320の
判断にてステップ350にジャンプしパラメータf6R
のセットだけが実行される。同様にステップ390にて
フラグFRが1にセットされた場合には、ステップ36
5の判断にてステップ395にジャンプしてパラメータ
f6Rのセットだけが実行される。したがって、−旦パ
ラメータf6L、  f6Rがセットされた後は、ステ
ップ315および360の判断にて加減速状態に応じて
パラメータf6Lとパラメータf6Rとが切り換えられ
てパラメータf6にセットされることになる。
そして、エンジンを停止した後、再始動した場合には、
初回イヒ処理によりフラグFL、PRが0にリセットさ
れ、新たなパラメータf6L、F6Rの設定が行われる
ことになる。
なお、始動時に用いられるパラメータf6L、f6Rに
は、前回の処理にて設定された値をバ・ンクアップRA
Mに格納し、その値を期間値として用い、これを今回の
処理で更新するようにしてもよい。
このように本実施例によれば、付着燃料量と蒸発燃料量
とを状態変数とした上式(6X7)の物理モデルにおい
て、付着燃料量の過去の演算値にパラメータを乗算した
項を外乱項として加算しており、そして、この外乱項の
パラメータf6を内燃機関2の過渡状態における燃空比
λの状態に応じて変更している。したがって、内燃機関
2の吸気管4の壁面にデポジットが付着して吸気管4の
壁面への付着燃料量が変わっても、外乱項のパラメータ
f6により補正された燃料噴射量が設定されるので、デ
ポジット量の増加に伴うエミッションの乱れを減らすこ
とができる。しかも、燃料の挙動を記述した物理モデル
の変更は、外乱項を加算することにより対処しているの
で、物理モデル自体に大きな改変が必要でなく、構成お
よび演算を簡易にすることができる。
次に第5図に示したパラメータ算出処理の代わりに第8
図のフローチャートで示す処理により実行してもよい。
まず、最初の処理では、まず、ステップ400にて、パ
ラメータf6の設定処理を実行した否かを示すフラグF
Dの判定を行う。起動後の最初の処理ではフラグFDが
0にリセットされているからステップ410へ進む。次
にステップ410および420では、カウンタCをカウ
ントアツプしてその値が所定値C4以上になった場合、
すなわち、内燃機関2が起動して所定の定常運転状態と
判断した場合に、ステップ430へ進む。ステップ43
0では、スロットル開度T A(j)が読み込まれ、続
くステ・ツブ440では前回の処理で読み込んだスロッ
トル開度T A(j−1)との変化量ΔTA(j)が算
出される。次のステップ450では、この変化量△T 
A(j)が所定変化量KTA3以上か否かの判定、すな
わち、所定以上の加速状態であるか否かの判断が実行さ
れ、肯定判断がされた場合にはステップ460へ進み、
基準レベルKTA3以上の燃料稀薄状態塔続時間TLを
算出し、続くステップ470にてその継続時間TLが所
定時間K1以上か否かの判断を行い、肯定判断の場合に
は、ステップ480にてパラメータf6が算出される。
その後、ステ・ツブ490にてパラメータf6の算出を
終えたことを示すフラグFDを1にセットして本処理を
終了する。そして、このフラグFDがセットされたとき
には、ステップ400にて肯定判断されるからステップ
410以下の処理を省略できる。
したがって、このような第8図の処理は、パラメータf
6の算出を起動時に1回だけ行っており、しかも、デポ
ジットによるパラメータf6に与える加減速時の変動が
ほぼ同じと扱うことができる場合、すなわち、加速時と
減速時とで同じパラメータf6にて代表させることがで
きる場合に有効であり、これによりプログラムが簡略化
できるとともに、演算速度も速いという効果もある。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、付着燃料量と蒸
発燃料量とを状態変数として内燃機関のシリンダ内に流
入する燃料の挙動を既述した物理モデルを用いた燃料噴
射制御装置において、過渡時の燃空比の状態を検出し、
この検出結果によって物理モデルの付着燃料量のパラメ
ータまたは付着燃料量の過去の演算値に乗算されるパラ
メータを変更している。これにより、内燃機関の吸気管
壁面にデポジットが付着して吸気管壁面への付着燃料量
が変わっても、最適な燃料噴射量が設定されるので、デ
ポジット量の増加に伴うエミッションの乱れを減らすこ
とができる。
しかも、付着燃料量のパラメータの変更には、物理モデ
ル自体を大きく改変しなくてもよいので構成も簡単にな
り、しかも、従来のように運転状態により空燃比補正定
数を多数変更する必要がないので、プログラムの簡素化
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置の一
例を示す構成図、第2図は本発明の一実施例による内燃
機関およびその周辺装置を示す構成図、第3図は同実施
例の物理モデルに従ったブロック図、第4図は同実施例
の燃料噴射制郵を示すフローチャート、第5図は同実施
例のパラメータ算出処理を示すフローチャート、第6図
は同実施例の作用を示すタイムチャート、第7図はパラ
メータを設定するためのグラフ、第8図は第5図の変形
例を示すフローチャートである。 Ml・・・吸気管  M2・・・内燃機関M3・・・シ
リンダ M4・・・燃料噴射弁M5・・・運転状態検出
手段 M6・・・推定手段 M7・・・燃料噴射量算出手段M
8・・・過渡状態検出手段 M9・・・空燃比状態検出手段 MIO・・・パラメータ設定手段 2・・・内燃機関 2a・・・シリンダ4・・・吸気管
  8・・−スロットルバルブ12・・・吸気圧センサ
 1G・・・酸素センサ19・・・スロ・ントルポジシ
ョンセンサ22・・・回転速度センサ 26・・・水温
センサ30・・・電子制御装置 代理人  弁理士  定立 勉(ほか2名)第6図 時間 第7図 111続時間T

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 吸気管壁面への付着燃料量及び該吸気管内での蒸発燃料
    量を状態変数とし、これらの状態変数に所定のパラメー
    タを乗算することにより、内燃機関のシリンダ内に流入
    する燃料の挙動を記述した物理モデル、 またはこの物理モデルに、付着燃料量の過去の演算値に
    パラメータを乗算した項を外乱項として加えた物理モデ
    ル に則って、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御
    する内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、 排ガス中の燃空比、上記シリンダ内に流入する空気量を
    含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、 上記運転状態検出手段からの運転状態に基づいて内燃機
    関の過渡状態を検出する過渡状態検出手段と、 上記物理モデルに基づいて設定された演算式を使用して
    、上記運転状態検出手段からの運転状態と、上記燃料噴
    射弁からの燃料噴射量とにより上記状態変数を推定する
    推定手段と、 上記物理モデルに基づき設定された演算式を使用して、
    上記推定手段の推定結果、及び上記運転状態検出手段で
    検出された空気量と目標燃空比との積に基づき上記燃料
    噴射弁からの燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段
    と、 上記過渡状態検出手段により過渡状態と判定されたとき
    、上記運転状態検出手段からの燃空比に基づいて所定以
    上の燃料過剰状態または燃料稀薄状態を検出する燃空比
    状態検出手段と、 燃空比状態検出手段からの検出結果に基づいて上記物理
    モデルのパラメータのうち、付着燃料量またはその過去
    の演算値に乗算されるパラメータを設定するパラメータ
    設定手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
    置。
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