JPH10184429A - エンジン制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な運転状態に対応でき、しかも正確に応
答性よくエンジンを制御することができるエンジン制御
方式を提供すること。 【解決手段】 本発明に係るエンジン制御方式は、エン
ジンの逆モデルを用いて、所定の動作パラメータを操作
することにより得られるエンジンの制御量に対する目標
値に沿って前記動作パラメータの操作量を求めると共
に、エンジンが所定の運転状態にある時に、該運転状態
に関係のあるエンジン性能を表す物理量を検知し、学習
機能付きフィードフォワード制御により、前記検知され
た物理量を最適にする前記目標値を求め、かつ、この情
報を学習する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン性能を表
す物理量を用いて、エンジンの制御を行うエンジン制御
方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンの運転状態に対する
最適な目標空燃比を予め実験等により用意しておき、エ
ンジン運転中に、エンジンの実際の運転状態を検知する
と共に、排気ガスから実際の空燃比を検知し、前記実際
の空燃比と目標空燃比とを比較して、それらに差がある
場合には、前記実際の空燃比が目標空燃比になるように
燃料噴射量を制御してエンジンの運転状態を最適にする
エンジン制御方式がある。上記エンジン制御方式では、
上述のようにエンジンの運転状態に対する最適な目標空
燃比を予め実験等により用意しておく必要があるが、エ
ンジンは、その運転中に、急加速、始動、又は暖機運転
等のように、所謂通常の運転状態の他に様々な運転状態
におかれるが、上記したエンジン制御方式では、目標空
燃比は所謂通常状態に対応したものを用意しておき、前
記特別な運転状態に対しては、これら特別な運転状態の
各々に対応した燃料噴射量補正用のマップを別個に用意
し、スロットル開度検知手段やエンジン回転数検知手段
等を用いてエンジンの運転状態が特別な運転状態にある
か否かを監視し、特別な運転状態にある場合には、その
運転状態に対応する補正用のマップから燃料噴射量の補
正量を求め、通常の運転状態に対応した目標空燃比から
得られる基本燃料噴射量に前記補正量を加算する等して
対応していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の制御方式では、実際のエンジン性能には関係なく、予
め決められた目標値に沿って燃料噴射装置等の操作量を
決めるため、必ずしも最適な補正が行えるとは限らない
という問題があった。また、上記した従来の制御方式
は、通常運転とは異なる所定の運転状態に対応した補正
用マップを用意しているが、この方式では、補正用マッ
プを用意した運転状態にしか正確に対応できないため、
幅広い運転状態でエンジンを正確に制御することができ
ないという問題がある。さらに、マップによる補正は、
特別な運転状態になった時にその都度行うものなので、
例えば、急加速時等には、補正が間に合わずに応答性が
悪くなると言う問題もある。本発明は、上記した従来の
問題点を解決し、様々な運転状態に対応でき、しかも正
確に応答性よくエンジンを制御することができるエンジ
ン制御方式を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の請求項１に係るエンジン制御方式は、
エンジンの逆モデルを用いて、所定の動作パラメータを
操作することにより得られるエンジンの制御量に対する
目標値に沿って前記動作パラメータの操作量を求めると
共に、エンジンが所定の運転状態にある時に、該運転状
態に関係のあるエンジン性能を表す物理量を検知し、学
習機能付きフィードフォワード制御により、前記検知さ
れた物理量を最適にする前記目標値を求め、かつ、この
情報を学習することを特徴とするものである。また、本
発明の請求項９に係るエンジン制御方式は、所定の動作
パラメータを操作することにより得られるエンジンの制
御量に対する目標値をエンジンの運転状態に基づいて決
定し、この目標値に沿ってエンジンの逆モデルを用いて
所定の動作パラメータの操作量を求めると共に、エンジ
ンが所定の運転状態にある時に、該運転状態に関係のあ
るエンジン性能を表す物理量を検知し、学習機能付きフ
ィードフォワード制御により、前記検知された物理量を
最適にする前記目標値の補正量を求め、かつ、この情報
を学習することを特徴とするものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示した幾つかの
実施例を参照して、本発明に係るエンジン制御方式の実
施の形態について説明する。本発明に係るエンジン制御
方式の基本概念を図１及び図２に示した二つの実施例に
基づいて説明する。

【０００６】図１は、本発明の第一の実施例に係るエン
ジン制御方式を実行する制御ブロック図を示している。
図面に示すように、制御装置は、エンジンの動作パラメ
ータの操作量を決定する操作量決定部と、前記動作パラ
メータを操作することにより得られるエンジンの制御量
に対する目標値を決定する目標値決定部から成る。前記
操作量決定部は、前記目標値を入力して動作パラメータ
の操作量を出力するエンジンの逆モデルから成る。目標
値決定部は、例えば、ニューラル回路網、ファジーニュ
ーラル回路網、ＣＭＡＣ、又はマップ等を用いて学習可
能なフィードフォワード制御を行うように構成されてお
り、エンジンが所定の運転状態にある時に、該運転状態
に関係のあるエンジン性能を表す物理量を検知し、この
物理量が最適な値になるように前記制御量に対する前記
目標値を決定し、かつ、その情報を学習する。このよう
に、要求するエンジン性能を表す物理量を検知し、前記
物理量に基づく評価を行い、この評価が最適になる動作
パラメータの操作量に対する目標値を求めることにより
精度の高いエンジン制御を行うことが可能になり、また
評価に基づいて得られた目標値を学習することにより経
時変化等にも対応した応答性のよい制御を実行すること
が可能になる。

【０００７】図２は、本発明の第二の実施例に係るエン
ジン制御方式を実行する制御ブロック図を示している。
図面に示すように、制御装置は、エンジンの動作パラメ
ータの操作量を決定する操作量決定部と、前記動作パラ
メータを操作することにより得られるエンジンの制御量
に対する目標値を決定する目標値決定部と、要求される
エンジン性能に基づいて前記目標値の補正量を決定する
補正量決定部とから成る。前記操作量決定部は、前記目
標値を入力して動作パラメータの操作量を出力するエン
ジンの逆モデルから成る。目標値決定部は、エンジンの
運転状態に基づいてマップ、数式モデル、又はニューラ
ル回路網等の適当な手段で前記制御量に対する前記目標
値を決定する。補正量決定部は、例えば、ニューラル回
路網、ファジーニューラル回路網、ＣＭＡＣ、又はマッ
プ等を用いて学習可能なフィードフォワード制御を行う
ように構成されており、エンジンが所定の運転状態にあ
る時に、該運転状態に関係のあるエンジン性能を表す物
理量を検知し、エンジン性能の評価を行いながら、前記
目標値がエンジン性能に合った最適な値になるように補
正量を決定し、かつ、その情報を学習する。このよう
に、基本的な目標値をマップ、数式モデル、又はニュー
ラル回路網等の適当な手段により求め前記目標値に対す
る補正量をエンジン性能を表す物理量に基づく評価を行
いながら、この評価が最適になるように求め、該補正量
で前記目標値を補正することにより、精度の高いエンジ
ン制御を行うことが可能になり、また前記補正量決定部
が、評価に基づいて得られた補正量を学習することによ
り経時変化等にも対応した応答性のよい制御を実行する
ことが可能になる。また、このように、動作パラメータ
の操作量に対する基本的な目標値の決定とエンジン性能
に基づくこの目標値の補正とを分けて行うことにより、
基本的な目標値の決定方式が複雑化することなく、従来
の目標値決定方式と同じ方式が利用できるようになる。

【０００８】次に、図３〜図１６に基づいて、本発明に
係るエンジン制御方式をエンジンの空燃比制御に適用し
た例について説明する。図３は、エンジン１と本発明に
係るエンジン制御方式を実行する制御装置１０との関係
を示す概略図である。図３に示すように、前記制御装置
１０は、スロットル２に設けられたスロットル開度検出
手段１２から得られるスロットル開度に関する情報α
と、クランクケース３に設けられたクランク角検出手段
１３から得られるクランク角に関する情報ｒと、シリン
ダヘッド４に設けられた燃焼圧力検出手段１４から得ら
れる燃焼圧力変化率に関する（即ち、トルクに関する）
情報ｐ１と、シリンダブロック５に設けられた水温検出
手段１５及び油温検出手段１６から得られる冷却水の温
度に関する情報ｔ１及び潤滑油の温度に関する情報ｔ２
と、エアクリーナ６に設けられた吸気温度検知手段１７
から得られる吸気温度に関する情報ｔ３と、吸気管壁面
に設けられた吸気管壁面温度検知手段１７’から得られ
る吸気管壁面温度に関する情報ｔ３’と、大気圧検知手
段１８から得られる大気圧に関する情報ｐ２とを入力す
ると共に、排気管７に設けられた空燃比検出手段１９か
ら得られる実際の制御量Ｅ（空燃比Ａ／Ｆに関する情
報）を入力し、これら入力情報に基づいて、エンジン１
が所謂通常の運転状態にある時はもちろん、始動時、加
減速時、暖機運転時、又は非同期噴射時等の特別な運転
状態にある時も、エンジンの空燃比（即ち、制御量Ｅ）
がこれら運転状態に適合した値になるように、吸気管８
に設けられた燃料噴射装置９の操作量Ｍ（即ち、燃料噴
射量）を決定して出力する。

【０００９】（制御装置１０の内部構成について）以下
に、制御装置１０の内部構成について図４〜図１６を参
照して詳細に説明していく。図４は、制御装置１０の内
部構成を示す概略ブロック図である。図面に示すよう
に、制御装置１０は、エンジンの運転状態に対応した目
標空燃比Ｅｐに基づいて燃料噴射装置９の基本操作量Ｍ
ｆを決定する基本操作制御部２０と、エンジンの運転状
態に対応した前記目標空燃比Ｅｐを決定し、該目標空燃
比Ｅｐを前記基本操作制御部２０に出力する目標空燃比
制御部３０と、例えば、急加速時等のように急激なトル
ク変化を必要とする特別な運転状態の時に、要求される
トルク変化率が得られるように非同期噴射を行うための
非同期噴射操作量Ｍａを決定する非同期噴射操作制御部
４０と、エンジン始動時という特別な運転状態の時に、
前記基本操作制御部２０に代わって、燃料噴射装置９の
始動時操作量Ｍｓを決定する始動時操作制御部５０と、
前記基本操作制御部２０と始動時操作制御部５０との切
り換えを行う切換部６０と、クランク角検出手段１３か
ら得られるクランク角信号ｒに基づいてエンジン回転数
ｎを算出して、各制御部に出力するエンジン回転数算出
部７０とを備えている。

【００１０】（基本操作制御部２０について）基本操作
制御部２０は、スロットル開度信号α、エンジン回転数
信号ｎ、大気圧信号ｐ２、及び吸気温度信号ｔ３に加え
て目標制御量（目標空燃比）Ｅｐと実際の制御量（空燃
比）Ｅとを入力し、これらの入力情報に基づいて、エン
ジンの運転状態に対応した燃料噴射装置９の基本操作量
Ｍｆを決定して出力する。図５は、図４における基本操
作制御部２０の内部構成を示すブロック図である。図５
に示すように、この基本操作制御部２０は、吸気管８内
の空気の挙動をモデル化した空気系順モデル２１、燃料
噴射装置９から噴射される燃料の挙動をモデル化した燃
料系順モデル２２、推定制御量演算部２３、及び基本操
作量演算部２４を備えており、前記空気系順モデル２
１、燃料系順モデル２２、及び推定制御量演算部２３に
よりエンジン１の順モデルを構成すると共に、前記推定
制御量演算部２３の出力を基本操作量演算部２４にフィ
ードバックして基本操作量Ｍｆを算出するエンジンの逆
モデルを構成している。

【００１１】（空気系順モデル２１について）前記空気
系順モデル２１は、例えば、空気量をスロットル開度及
び吸気負圧を用いた流体学的な数式でモデル化し、ま
た、前記吸気負圧を前記空気量、エンジン回転数、及び
体積効率を用いた流体力学的な数式でモデル化し、さら
に、前記体積効率を前記吸気負圧及びエンジン回転数を
用いたファジーニューラル回路網（学習可能なモデル化
手段であれば任意の手段でよく、単なるニューラル回路
網でもまた、ＣＭＡＣでもよい）でモデル化し、これら
各モデルを用いて推定空気量Ａｖを求めるように構成さ
れ得る。前記体積効率をモデル化しているファジーニュ
ーラル回路網は、制御量の実測値Ｅ、即ち、実際の空燃
比を入力し、「モデルの体積効率が大きくなると実際の
空燃比は小さくなる」という体積効率と空燃比との関係
に基づいて、エンジン運転中に、実際の制御量Ｅと目標
制御量Ｅｐとの誤差を小さくするよう学習を行うように
構成され得る。また、前記空気量の数式モデルと、吸気
負圧の数式モデルとは相互に空気量及び吸気負圧をパラ
メータとして必要とするため、例えば、吸気負圧だけ
は、予め圧力センサ等で検出した測定値等の適当な値を
初期値として入力する必要があり、これにより、エンジ
ン回転数信号ｎとスロットル開度信号ｒとから、その時
の推定空気量Ａｖを求めることが可能になる。

【００１２】（燃料系順モデル２２について）燃料系順
モデル２２は、例えば、燃料噴射装置９から噴射された
燃料の蒸発時定数をエンジン回転数信号ｎ、スロットル
開度信号ｒ、及び吸気管壁面温度信号ｔ３’を入力とす
るニューラル回路網（学習可能なモデル化手段であれば
任意の手段でよく、ファジーニューラル回路網でも、ま
た、ＣＭＡＣでもよい）でモデル化すると共に、前記噴
射燃料の吸気管内壁や吸気バルブ等に対する燃料付着率
をエンジン回転数信号ｎ及びスロットル開度ｒを入力と
するニューラル回路網（学習可能なモデル化手段であれ
ば任意の手段でよく、ファジーニューラル回路網でも、
また、ＣＭＡＣでもよい）でモデル化し、これらによ
り、噴射燃料の蒸発時定数及び燃料付着率を推定し、こ
れら蒸発時定数及び燃料付着率を用いて、基本操作量Ｍ
ｆに対応する推定燃料噴射量Ｆｖを求めるように構成さ
れている。前記蒸発時定数に関するニューラル回路網及
び燃料付着率に関するニューラル回路網は、各々制御量
の実測値Ｅ、即ち、実際の空燃比を入力し、「モデルの
蒸発時定数が大きいと実際の空燃比は小さくなる」とい
う蒸発時定数と空燃比との関係、及び「モデルの燃料付
着率が大きいと実際の空燃比は小さくなる」という燃料
付着率と空燃比との関係に基づいて、実際の制御量Ｅと
目標制御量Ｅｐとの誤差を小さくするよう学習を行うよ
うに構成され得る。

【００１３】（推定制御量演算部２３及び基本操作量演
算部２４について）前記推定制御量演算部２０は、前記
空気系順モデル２１及び燃料系順モデル２２で得られる
推定空気量Ａｖ及び推定燃料量Ｆｖを入力し、これらに
基づいて推定空燃比、即ち、推定制御量Ｅｖを算出し、
この推定制御量Ｅｖを基本操作量演算部２４にフィード
バックする。基本操作量演算部２４は、前記目標空燃比
制御部３０から出力された目標空燃比Ｅｐと、前記推定
制御量演算部２３からフィードバックされた推定制御量
Ｅｖとに基づいて、目標空燃比Ｅｐと推定空燃比Ｅｖと
の差が小さくなるように基本操作量Ｍｆを算出する。こ
の基本操作量Ｍｆを基本操作量制御部２０の出力として
出力される共に、前記燃料系順モデル２２にも入力され
る。

【００１４】（目標空燃比制御部３０について）目標空
燃比制御部３０は、スロットル開度信号α、エンジン回
転数信号ｎ、クランク角信号ｒ、燃焼圧力変化率信号ｐ
１、水温信号ｔ１、及び油温信号ｔ２を入力し、これら
の入力情報に基づいて、エンジンの運転状態に対応した
目標空燃比Ｅｐを決定して、基本操作制御部２０に出力
する。図６は、図４における目標空燃比制御部３０の内
部構成を示す概略ブロック図である。この目標空燃比制
御部３０は、基本目標空燃比決定部３１、回転変動検出
部３２、変動許容値決定部３３、比較部３４、補正量算
出部３５、加減速時補正量決定部３６、スロットル開度
微分値演算部３７、及び追加補正量算出部３８を備えて
おり、基本目標空燃比決定部３１でエンジンの運転状態
に対応した基本目標制御量Ｅｐｆを決定すると共に、そ
れ以外の各処理部３２〜３８で、特別な運転状態に対応
した前記基本目標制御量Ｅｐｆの補正量を算出し、基本
目標制御量Ｅｐｆ及び各補正量に基づいて目標制御量Ｅ
ｐを決定して出力するように構成されている。

【００１５】（基本目標空燃比決定部３１について）基
本目標空燃比決定部３１は、スロットル開度α、エンジ
ン回転数ｎ、水温ｔ１及び油温信号ｔ２を入力し、これ
ら各温度に対応する基本目標制御量Ｅｐｆを出力するニ
ューラル回路網から成る（図７参照）。このニューラル
回路網は、例えば、水温及び油温が所定値より低い場合
には、エンジン１が暖機運転状態にあるのでエンジン１
の回転を安定させるように基本目標空燃比をリッチに
し、また、水温及び油温が所定値より高い場合には、基
本目標空燃比をリーンにする等、制御すべきエンジン１
の様々な水温及び油温に対応する最適な空燃比の情報が
予め学習されている。

【００１６】（回転変動検出部、変動許容値決定部、比
較部、及び補正量算出部について）回転変動検出部３２
は、クランク角検出手段１３から得られるエンジン１が
膨張行程にある時の所定の２点のクランク角信号ｒをフ
ィードバック情報として入力し、このクランク角信号ｒ
に基づいて、各サイクル毎に前記２点のクランク角間の
角速度ｖを演算し、さらに、前記２点のクランク角間の
角速度（ｖ１及びｖ２）から角加速度（ａｃｃ）を演算
する。この角加速度の演算を繰り返す毎、即ち、各サイ
クル毎に、角加速度の平均値（ａｃｃ＿ａｖｅ）を求
め、その時の角加速度（ａｃｃ）と角加速度平均値（ａ
ｃｃ＿ａｖｅ）との差の絶対値を角加速度変動値（ｆ
１）とし、当該角加速度変動値（ｆ１）を燃焼悪化指数
（ｐｎｔ）として次々に累積加算する。そして、上記し
た処理を１００サイクル分繰り返して得た燃焼悪化指数
（ｐｎｔ）を回転変動として出力する。一方、変動許容
値決定部３３は、エンジン１のエンジン回転数及びスロ
ットル開度に対応した回転変動の許容値（ｌｉｍ）を予
め実験等により求めてマップや数式等の形式で記憶して
おり、エンジン回転数信号ｎ及びスロットル開度信号α
を入力して、その時の回転変動の許容値（ｌｉｍ）を出
力する。比較部３４では、前記回転変動検出部３２から
得られる実際の回転変動（ｐｎｔ）と、変動許容値決定
部３３から得られる変動許容値（ｌｉｍ）とを比較し、
その比較結果を補正値演算部３５に出力する。補正値演
算部３５は、実際の回転変動（ｐｎｔ）が変動許容値
（ｌｉｍ）より大きい場合には、エンジン１の回転が安
定していないと判断して、その差に比例して目標空燃比
Ｅｐがリッチになるように、即ち、燃料噴射装置９から
噴射される燃料量が多くなるように、基本目標空燃比Ｅ
ｐｆを補正する補正値Ａｒを出力し、また、実際の回転
変動（ｐｎｔ）が変動許容値（ｌｉｍ）より小さい場合
には、エンジン１の回転が安定していると判断して、前
記補正値Ａｒをゼロにする。図８に、上記した回転変動
検出部３２、変動許容値決定部３３、比較部３４、及び
補正量算出部３５の処理を一連のフローチャートで示
す。エンジンの回転変動は、エンジン１の回転の安定性
に関する性能を直接表す情報であり、特に、暖機運転時
のような特別な運転状態の時には、この回転変動が大き
いとエンジンの回転が安定しておらずエンジンが停止し
そうな状態に陥っているので、上記したように、予めエ
ンジン回転数及びスロットル開度に対応した変動許容値
を求めておき、実際の回転変動が変動許容値より大きい
場合に、基本目標空燃比Ｅｐｆを補正して目標空燃比Ｅ
ｐをリッチにすることにより、図９に示すように、基本
操作量制御部２０が出力する燃料噴射装置９の基本操作
量Ｍｆが大きくなり、燃料噴射量が増加して（即ち、空
燃比の実測値Ｅがリッチになり）、エンジン１の回転が
安定するようになる。基本目標空燃比決定部３１を構成
するニューラル回路網は、上記した実際の回転変動をフ
ィードバックすることにより得られる補正量算出部３５
からの補正値Ａｒを加えた基本操作量Ｍｆを教師データ
として、その時のスロットル開度、エンジン回転数、水
温及び油温に対応させて学習する。これにより、学習後
は、例えば、暖機運転時等のようにエンジン１の回転変
動に関係が深い運転状態の時の制御性が向上する。この
ように、暖機運転時のような特別の運転状態の時に、暖
機運転時のエンジン性能を直接表すエンジンの回転変動
をフィードバックして基本制御量Ｍｆを補正しながら燃
料噴射量を制御し、さらに、その結果を学習していくこ
とにより、他のファクタに基づく制御に比べて応答性が
よく、また、経時変化にも対応できるようになるのでエ
ンジンの回転安定性が著しく向上することになる。

【００１７】（加減速時補正量決定部３６について）加
減速時補正量決定部３６は、スロットル開度α、スロッ
トル開度微分値演算部３７から得られるスロットル開度
微分値ｄα／ｄｔ、及びエンジン回転数ｎを入力し、こ
れらの各条件に対応する基本目標制御量Ｅｐｆに対する
加減速用補正値Ａｓを出力するニューラル回路網から成
る（図１０参照）。このニューラル回路網は、例えば、
スロットルが急激に開かれた場合には、運転者は急加速
を求めているので、目標空燃比Ｅｐがリッチになってエ
ンジン１のトルクが急激に立ちあがるように基本目標制
御量Ｅｐｆを補正する加減速時補正値Ａｓを出力する
等、スロットル開度等の各条件に対応する基本目標制御
量Ｅｐｆに対する加減速時補正値Ａｓが予め学習されて
いる。

【００１８】（追加補正量演算部３８について）追加補
正量演算部３８は、スロットル開度微分値に対応した最
適な燃焼圧力変化率ｐｓ１（即ち、トルク変化率）を予
め実験等により求めてマップや数式の形式で記憶してお
り、スロットル開度微分値演算部３７から得られる実際
のスロットル開度微分値ｄα／ｄｔからその時の最適な
燃焼圧力変化率ｐｓ１を求め、この最適燃焼圧力変化率
ｐｓ１と、燃焼圧力検出手段１４からフィードバックさ
れるその時の実際の燃焼圧力変化率ｐ１とを比較し、こ
の差が小さくなるように前記加減速時補正値Ａｓに対す
る追加補正値Ａｓａを算出して出力する。即ち、例え
ば、スロットルが急激に開かれた時に、実際の燃焼圧力
変化率ｐ１が最適燃焼圧力変化率ｐｓ１より小さい場合
には、エンジン１が運転者の求める加速を行っていない
ので、燃料噴射量が多くなりトルク変化率が高くなるよ
うに、基本目標制御量Ｅｐｆに対する加減速時補正値Ａ
ｓを補正するような追加補正値Ａｓａを算出し出力す
る。この追加補正値Ａｓａは、前記加減速時補正値Ａｓ
に加算され、また、前記加減速時補正量決定部３６を構
成するニューラル回路網は、追加補正値Ａｓａが加算さ
れた加減速時補正値Ａｓを教師データとして、その時の
スロットル開度α、スロットル開度微分値ｄα／ｄｔ、
及びエンジン回転数ｎと対応させて学習する。エンジン
１の燃焼圧力変化率、即ち、トルク変化率は、エンジン
１の加速及び減速性能を直接的に表す情報であり、これ
が低ければ、加速又は減速が悪く、また、これが高けれ
ば、加速又は減速が激しくなっていると言える。従っ
て、図１１に示すように、スロットル開度に対して実際
に得られるトルク変化率が最適トルク変化率に達してい
ない時に、上記したように加減速時補正値Ａｓを追加補
正値Ａｓａでさらに補正して目標制御量Ｅｐをリッチ
に、即ち、燃料噴射量を多くすると共に、この値を加減
速時補正量決定部３６で学習することにより、学習後
は、スロットル開度に対して運転者の要求する最適なト
ルク変化が、即ち、加速／減速が得られるようになる。
尚、図１１に示すように、エンジンの加速／減速特性を
制御する場合の動作パラメータは、空燃比、即ち、燃料
噴射量だけに限られず、点火時期等の他の動作パラメー
タでもよく、また、これらを同時に制御してもよい。例
えば、点火時期の場合、十分なトルクの立上がりを得る
ためには、点火時期を進角させるように制御され得る。
また、図示していないが動作パラメータとして電子スロ
ットル開度を制御する場合、エンジンにとって最も効率
のよい開度変化を与えるように制御され得、これによ
り、息つきや過剰なトルクの急変を防止できる。

【００１９】（非同期噴射操作制御部４０について）次
に、図１２を参照して、図４における非同期噴射操作制
御部４０について説明する。図１２は、非同期噴射操作
制御部４０の内部構造を示す概略ブロック図である。こ
の非同期噴射操作制御部４０は、基本非同期噴射操作量
決定部４１、目標トルク変化率決定部４２、トルク変化
率演算部４３、比較部４４、補正値算出部４５、及びス
ロットル開度微分値演算部４６を備えている。

【００２０】（基本非同期噴射操作量決定部４１につい
て）基本非同期噴射操作量決定部４１は、エンジン回転
数信号ｎ、スロットル開度信号α、及びスロットル開度
微分値演算部４６で得られるスロットル開度微分値ｄα
／ｄｔを入力して、基本非同期噴射操作量Ｍａｆを出力
するファジーニューラル回路網から成る（図１３参
照）。このファジーニューラル回路網は、例えば、スロ
ットル開度、エンジン回転数、及びスロットル開度微分
値に対応した非同期噴射量を得るための非同期噴射操作
量が予め学習されている。

【００２１】（目標トルク変化率決定部４２、トルク変
化率演算部４３、比較部４４、及び補正値算出部４５に
ついて）目標トルク変化率決定部４２は、スロットル開
度微分値及びエンジン回転数を入力し、これらの情報に
対応した最適なトルク微分値、即ち、目標トルク変化率
ｈｐを求める。トルク変化率演算部４３は、燃焼圧力検
知手段１４から実際の燃焼圧力変化率ｐ１をフィードバ
ックし、この燃焼圧力変化率ｐ１に基づいて実際のトル
ク変化率ｈを求める。比較部４４では、目標トルク変化
率ｈｐと実際のトルク変化率ｈとを比較し、その結果を
補正値算出部４５に出力する。補正値算出部４５では、
比較部４４からの比較結果に基づいて実際のトルク変化
率ｈが目標トルク変化率ｈｐと同じ値になるように基本
非同期噴射操作量Ｍａｆを補正する補正値Ａｍを算出
し、基本非同期噴射操作量Ｍａｆに加算して、非同期噴
射操作量Ｍａとして非同期噴射操作制御部４０から出力
させる。この時、基本非同期噴射操作量決定部４１を構
成するファジーニューラル回路網は、補正値Ａｍで補正
された非同期噴射操作量Ｍａを教師データとして、「エ
ンジン回転数が高く、スロットル開度が大きく、スロッ
トル開度微分値が大きい場合には、非同期噴射量は多く
なる」、「エンジン回転数が低く、スロットル開度た小
さく、スロットル開度微分値が小さい場合には、非同期
噴射量が少なくなる」、また、「エンジン回転数が大き
く、スロットル開度が大きく、スロットル開度微分値が
小さい場合には、非同期噴射量はやや多くなる」等の非
同期噴射量と、エンジン回転数等の各入力との関係に基
づいて学習を行う。トルク変化率は、エンジン１の加速
性能を直接的に表す情報なので、このトルク変化率をフ
ィードバックして、最適なトルク変化率が得られるよう
に基本非同期噴射操作量Ｍａｆを補正すると共に、補正
後の非同期噴射操作量Ｍａを教師データとして基本非同
期噴射量決定部４１を構成するファジーニューラル回路
網が学習を行うことにより、学習後は、図１４に示すよ
うな最適な量の非同期噴射を得ることができ、運転者の
要求するトルク変化率が得られるようになる。

【００２２】（始動時操作制御部５０について）次に、
図１５を参照して、図４における始動時操作制御部５０
について説明する。図１５は、始動時操作制御部５０の
内部構造を示す概略ブロック図である。図面に示すよう
に、この始動時操作量制御部５０は、始動時基本操作量
決定部５１、始動時間算出部５２、目標始動時間記憶部
５３、比較部５４、及び補正値算出部５５を備えてい
る。始動時基本操作量決定部５１は、水温ｔ１、吸気温
度ｔ３、大気圧ｐ２、スロットル開度α、及びエンジン
回転数ｎを入力し、始動時基本操作量Ｍｓｆを出力する
ニューラル回路網から成る（図１４参照）。このニュー
ラル回路網は、エンジン回転数ｎ等の各条件に対応する
始動時の最適な操作量Ｍｓｆが予め学習されている。始
動時間算出部５２は、エンジン回転数信号ｎをフィード
バックし、エンジン１が実際にかかるまでの時間Ｔｒ
を、エンジンをかけ始めてからエンジン回転数が予め定
めた所定の回転数以上になるまでの時間を計測すること
により求める。目標始動時間記憶部５３には予めエンジ
ンが始動し始めるまでの最適な時間Ｔｐ、例えば、１秒
間等の情報が記憶されており、比較部５４では、エンジ
ンがかかるまでの実際の時間Ｔｒと前記目標時間Ｔｐと
を比較し、この結果を補正値算出部５５に送る。補正値
算出部５５では、前記実際の時間Ｔｒが目標時間Ｔｐに
なるように始動時基本操作量Ｍｓｆの補正値Ａｎを算出
して出力する。即ち、例えば、エンジンがかかるまでに
実際に要した時間Ｔｒが目標時間Ｔｐを越えている場合
には、燃料噴射量が多くなるように始動時基本操作量Ｍ
ｓｆを補正するよう補正値Ａｎを求める。始動時操作制
御部５０は、前記始動時基本操作量Ｍｓｆに当該補正値
Ａｎを加算した値を始動時操作量Ｍｓとして出力すると
同時に、始動時基本操作量決定部５１を構成するニュー
ラル回路網は、補正後の始動時操作量Ｍｓを教師データ
とした学習を行う。エンジンが実際にかかるまでの時間
Ｔｒは、エンジンの始動運転状態におけるエンジン性能
を直接的に表す情報であるので、ニューラル回路網で構
成された始動時基本操作量決定部５１が、前記実際の時
間Ｔｒをフィードバックして得られた補正値Ａｍで補正
された後の始動時操作量Ｍｓを教師データとして学習を
行うと、学習後は、エンジンの始動性能が著しく向上す
る。

【００２３】（切換部６０について）切換部６０は、上
述した基本操作制御部２０と始動時操作制御部５０との
切り換えを行う。この切換部６０は、エンジン始動時に
は常に、始動時操作制御部５０に接続されており、エン
ジン回転数が所定の値を越えた時にエンジン１がかかっ
たと判断して、その接続が基本操作制御部２０に切り替
わり、以後は、再度エンジンを始動させる時まで、基本
操作制御部２０に接続された状態を維持する。

【００２４】（別の適用例について）以上説明した本実
施例では、基本目標空燃比決定部３１、加減速補正量決
定部３６、及び始動時基本操作量決定部５１をニューラ
ル回路網で構成すると共に、基本非同期噴射操作量決定
部４１をファジーニューラル回路網で構成しているが、
これら、各部を構成する手段は本実施例に限定されるこ
となく、学習可能な構成手段であれば任意の手段でよ
く、例えば、ニューラル回路網の代わりにファジーニュ
ーラル回路網を用いてもよく、また、ファジーニューラ
ル回路網の代わりにニューラル回路網を用いてもよく、
さらに、ニューラル回路網及びファジーニューラル回路
網の代わりにＣＭＡＣを用いてもよい。また、本実施例
では、エンジンの運転状態が通常運転状態にある時に加
えて、始動時、加減速時、暖機運転時、及び非同期噴射
運転時のような特別な運転状態にある時にも、エンジン
を制御する動作パラメータとして燃料噴射装置９の操作
量、即ち、燃料噴射量を用いているが、エンジンを制御
する動作パラメータは本実施例に限定されることなく任
意のパラメータでよく、例えば、電子スロットル開度、
点火時期、又はバルブタイミング等を制御してもよい。
この場合、例えば、電子スロットル開度は、エンジンの
運転状態が、加速状態にある時に、トルク変化率を高
め、又始動時、暖機時には、エンジンの回転を安定させ
るように制御され得、また、点火時期は、エンジンの運
転状態が加速状態にある時にトルク変化率を高めるため
に進角させるように制御され得、さらに、バルブタイミ
ングは、エンジンの運転状態が、高負荷、高回転時にバ
ルブオーバラップを増やし、低負荷、低回転時にバルブ
オーバラップを減らすように制御され得る。また、上記
した各種動作パラメータは個々に制御してもよく、また
少なくとも二種類の動作パラメータを同時に制御しても
よい。二種類以上の動作パラメータを制御する場合に
は、各動作パラメータに対する処理は直列的に順次行っ
てもよく、また、並列的に同時に行ってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１に係るエ
ンジン制御方式によれば、エンジンの逆モデルを用い
て、所定の動作パラメータを操作することにより得られ
るエンジンの制御量に対する目標値に沿って前記動作パ
ラメータの操作量を求めると共に、エンジンが所定の運
転状態にある時に、該運転状態に関係のあるエンジン性
能を表す物理量を検知し、学習機能付きフィードフォワ
ード制御により、前記検知された物理量を最適な値にす
る前記目標値を求め、かつ、この情報を学習しているの
で、エンジン性能に関係のない情報に基づく制御方式に
比べて、制御の精度が向上し、より最適な運転状態が得
られるようになり、また、エンジン性能を表す物理量に
より求めた目標値を教師データとして学習を行うので、
学習後の制御の応答性が向上し、また、経時変化にも対
応できるようになるという効果を奏する。また、本発明
の請求項９に係るエンジン制御方式によれば、所定の動
作パラメータを操作することにより得られるエンジンの
制御量に対する目標値をエンジンの運転状態に基づいて
決定し、この目標値に沿ってエンジンの逆モデルを用い
て所定の動作パラメータの操作量を求めると共に、エン
ジンが所定の運転状態にある時に、該運転状態に関係の
あるエンジン性能を表す物理量を検知し、学習機能付き
フィードフォワード制御により、前記検知された物理量
を最適な値にする前記目標値の補正量を求め、かつ、こ
の情報を学習しているので、上記した効果の他、動作パ
ラメータの操作量に対する目標値を求める方式が複雑化
することなく、従来の操作量決定方式と同じ方式が利用
できるようになるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施例に係るエンジン制御方
式を実行する制御ブロック図を示している。

【図２】 本発明の第二の実施例に係るエンジン制御方
式を実行する制御ブ

【図３】 エンジン１と本発明に係るエンジン制御方式
を実行する制御装置１０との関係を示す概略図である。

【図４】 制御装置１０の内部構成を示す概略ブロック
図である。

【図５】 図４における基本操作制御部２０の内部構成
を示すブロック図である。

【図６】 図４における目標空燃比制御部３０の内部構
成を示す概略ブロック図である。

【図７】 基本目標空燃比決定部３１を構成するニュー
ラル回路網の概略構成図である。

【図８】 回転変動検出部３２、変動許容値決定部３
３、比較部３４、及び補正量算出部３５の一連の処理を
示すフローチャートである。

【図９】 角加速度、目標空燃比、及び実際の空燃比の
関係を示す図である。

【図１０】 加減速時補正量決定部３６を構成するニュ
ーラル回路網の概略構成図である。

【図１１】 スロットル開度、目標空燃比及びトルクの
関係を学習前及び学習後に分けて示す図である。

【図１２】 非同期噴射操作制御部４０の内部構造を示
す概略ブロック図である。

【図１３】 基本非同期噴射操作量決定部４１を構成す
るファジーニューラル回路網の概略構成図である。

【図１４】 スロットル開度、同期噴射パルス、非同期
噴射パルス、及びトルクの関係を学習前及び学習後に分
けて示す図である。

【図１５】 始動時操作制御部５０の内部構造を示す概
略ブロック図である。

【図１６】 始動時基本操作量決定部５１を構成するニ
ューラル回路網の概略構成図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ スロットル ３ クランクケース ４ シリンダヘッド ５ シリンダブロック ６ エアクリーナ ７ 排気管 ８ 吸気管 ９ 燃料噴射装置 １０ 制御装置 １２ スロットル開度検出手段 １３ クランク角検出手段 １４ 燃焼圧力検出手段 １５ 水温検出手段 １６ 油温検出手段 １７ 吸気温度検出手段 １７’ 吸気管壁面温度検知手段 １８ 大気圧検出手段 １９ 空燃比検出手段 ２０ 基本操作制御部 ２１ 空気系順モデル ２２ 燃料系順モデル ２３ 推定制御量演算部 ２４ 基本操作量演算部 ３０ 目標空燃比制御部 ３１ 基本目標空燃比決定部 ３２ 回転変動検出部 ３３ 変動許容値決定部 ３４ 比較部 ３５ 補正値算出部 ３６ 加減速時補正量決定部 ３７ スロットル開度微分値演算部 ３８ 追加補正量演算部 ４０ 非同期噴射操作制御部 ４１ 基本非同期噴射操作量決定部 ４２ 目標トルク変化率決定部 ４３ トルク変化率演算部 ４４ 比較部 ４５ 補正値算出部 ４６ スロットル開度微分値演算部 ５０ 始動時操作制御部 ５１ 始動時基本操作量決定部 ５２ 始動時間算出部 ５３ 目標始動時間記憶部 ５４ 比較部 ５５ 補正量算出部 ６０ 切換部 ７０ エンジン回転数算出部 α スロットル開度信号 ｒ クランク角信号 ｐ１ 燃焼圧力変化率信号 ｔ１ 水温信号 ｔ２ 油温信号 ｔ３ 吸気温度信号 ｔ３’吸気管壁面温度信号 ｐ２ 大気圧信号 ｎ エンジン回転数 ｄα／ｄｔ スロットル開度微分値 ※制御量＝空燃比 Ｅ 制御量実測値 Ｅｐ 目標制御量 Ｅｐｆ 基本目標制御量 Ｅｖ 推定制御量 Ａｒ （回転変動用）補正値 Ａｓ （加減速用）補正値 Ａｓａ 追加補正値 Ａｍ （非同期）補正値 ※操作量＝燃料噴射装置の操作量 Ｍ 操作量 Ｍｆ 基本操作量 Ｍａｆ 基本非同期噴射操作量 Ｍａ 非同期噴射操作量 Ｍｓｆ 始動時基本操作量 Ｍｓ 始動時操作量 Ａｖ 推定空気量 Ｆｖ 推定燃料噴射量 ｖ 角速度 ａｃｃ 角加速度 ａｃｃ＿ａｖｅ 角加速度平均 ｆ１ 角加速度変動値 ｐｎｔ 燃焼悪化指数 ｌｉｍ 回転変動許容値 ｈ トルク変化率 ｈｐ 目標トルク変化率

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの逆モデルを用いて、所定の動
   作パラメータを操作することにより得られるエンジンの
   制御量に対する目標値に沿って前記動作パラメータの操
   作量を求めると共に、 エンジンが所定の運転状態にある時に、該運転状態に関
   係のあるエンジン性能を表す物理量を検知し、 学習機能付きフィードフォワード制御により、前記検知
   された物理量を最適にする前記目標値を求め、かつ、こ
   の情報を学習することを特徴とするエンジン制御方式。
2. 【請求項２】 前記学習機能付きフィードフォワード制
   御を、ニューラル回路網、ファジーニューラル回路網、
   ＣＭＡＣ、又はマップの少なくとも一つを用いて行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御方式。
3. 【請求項３】 前記動作パラメータが、燃料噴射量、点
   火時期、バルブタイミング、又は電子スロットルの開度
   の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載のエンジン制御方式。
4. 【請求項４】 前記所定の運転状態が加速状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量が、ス
   ロットル開度の微分値に対応したトルク変化率であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
   トルク変化率が、予め設定したスロットル開度の微分値
   に対応した目標トルク変化率になるように前記制御量に
   対する目標値を求めることを特徴とする請求項１〜３の
   何れか一項に記載のエンジン制御方式。
5. 【請求項５】 前記所定な運転状態がエンジンの始動時
   の運転状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量が、エ
   ンジン回転数が上昇を始めるまでの時間であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
   時間が、予め設定した上限時間より短くなるように空燃
   比の目標値を求める特徴とする請求項１〜３の何れか一
   項に記載のエンジン制御方式。
6. 【請求項６】 前記所定の運転状態が暖機運転時の運転
   状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量がトル
   ク変動であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
   トルク変動が、予め設定した敷居値の範囲内に収まるよ
   うに空燃比の目標値を求めること特徴とする請求項１〜
   ３の何れか一項に記載のエンジン制御方式。
7. 【請求項７】 前記トルク変動を回転変動から求めるこ
   とを特徴とする請求項６に記載のエンジン制御方式。
8. 【請求項８】 前記所定の運転状態が非同期噴射時の運
   転状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量がスロ
   ットル開度の微分値に対応したトルク変化率であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
   トルク変化率が、予め設定したスロットル開度の微分値
   に対応する目標トルク変化率になるように、非同期噴射
   量、点火時期、バルブタイミング、又は電子スロットル
   開度の少なくとも一つの操作量に関する制御量に対する
   目標値を求めること特徴とする請求項１〜３の何れか一
   項に記載のエンジン制御方式。
9. 【請求項９】 所定の動作パラメータを操作することに
   より得られるエンジンの制御量に対する目標値をエンジ
   ンの運転状態に基づいて決定し、 この目標値に沿ってエンジンの逆モデルを用いて所定の
   動作パラメータの操作量を求めると共に、 エンジンが所定の運転状態にある時に、該運転状態に関
   係のあるエンジン性能を表す物理量を検知し、 学習機能付きフィードフォワード制御により、前記検知
   された物理量を最適にする前記目標値の補正量を求め、
   かつ、この情報を学習することを特徴とするエンジン制
   御方式。
10. 【請求項１０】 前記学習機能付きフィードフォワード
    制御を、ニューラル回路網、ファジーニューラル回路
    網、ＣＭＡＣ、又はマップの少なくとも一つを用いて行
    うことを特徴とする請求項９に記載のエンジン制御方
    式。
11. 【請求項１１】 前記動作パラメータが、燃料噴射量、
    点火時期、バルブタイミング、又は電子スロットルの開
    度の少なくとも一つであることを特徴とする請求項９又
    は１０に記載のエンジン制御方式。
12. 【請求項１２】 前記所定の運転状態が加速状態であ
    り、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量が、ス
    ロットル開度の微分値に対応したトルク変化率であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
    トルク変化率が、予め設定したスロットル開度の微分値
    に対応した目標トルク変化率になるように前記制御量に
    対する目標値の補正量を求めることを特徴とする請求項
    ９〜１１の何れか一項に記載のエンジン制御方式。
13. 【請求項１３】 前記所定な運転状態がエンジンの始動
    時の運転状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量が、エ
    ンジン回転数が上昇を始めるまでの時間であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
    時間が、予め設定した上限時間より短くなるように空燃
    比に対する目標値の補正量を求めることを特徴とする請
    求項９〜１１の何れか一項に記載のエンジン制御方式。
14. 【請求項１４】 前記所定の運転状態が暖機運転時の運
    転状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量がトル
    ク変動であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
    トルク変動が、予め設定した敷居値の範囲内に収まるよ
    うに空燃比に対する目標値の補正量を求めることを特徴
    とする請求項９〜１１の何れか一項に記載のエンジン制
    御方式。
15. 【請求項１５】 前記トルク変動を回転変動から求める
    ことを特徴とする請求項１４に記載のエンジン制御方
    式。
16. 【請求項１６】 前記所定の運転状態が非同期噴射時の
    運転状態であり、 前記運転状態に関するエンジン性能を表す物理量がスロ
    ットル開度の微分値に対応したトルク変化率であり、 前記学習機能付きフィードフォワード制御により、前記
    トルク変化率が、予め設定したスロットル開度の微分値
    に対応する目標トルク変化率になるように、非同期噴射
    量、点火時期、バルブタイミング、又は電子スロットル
    開度の少なくとも一つの操作量に関する制御量の目標値
    に対する補正量を求めることを特徴とする請求項９〜１
    １の何れか一項に記載のエンジン制御方式。