JPH10220269A - エンジン制御方式 - Google Patents
エンジン制御方式Info
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- JPH10220269A JPH10220269A JP9020511A JP2051197A JPH10220269A JP H10220269 A JPH10220269 A JP H10220269A JP 9020511 A JP9020511 A JP 9020511A JP 2051197 A JP2051197 A JP 2051197A JP H10220269 A JPH10220269 A JP H10220269A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel ratio
- air
- engine
- control
- fuel
- Prior art date
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の酸素センサを用いたエンジン制御方式
の問題点を解決し、空燃比センサとして酸素センサを用
いる場合でも、運転者に不快なフィーリングを与えるこ
となく空燃比制御を行う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、空燃
比に関するエンジンの順モデルを構成し、この順モデル
で得られる仮想空燃比をフィードバックし、該仮想空燃
比と所定の目標空燃比とに基づいてエンジンの空燃比に
関する動作パラメータの操作量を算出するエンジンの逆
モデルを用いて学習機能付きフィードフォワード制御ロ
ジックを構成してエンジンの空燃比を制御すると共に、
実質的に前記制御ロジックの教師データを獲得する時の
み、排気空燃比を空燃比センサを用いてフィードバック
するフィードバック制御を行い前記制御ロジックの教師
データを獲得する。
の問題点を解決し、空燃比センサとして酸素センサを用
いる場合でも、運転者に不快なフィーリングを与えるこ
となく空燃比制御を行う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、空燃
比に関するエンジンの順モデルを構成し、この順モデル
で得られる仮想空燃比をフィードバックし、該仮想空燃
比と所定の目標空燃比とに基づいてエンジンの空燃比に
関する動作パラメータの操作量を算出するエンジンの逆
モデルを用いて学習機能付きフィードフォワード制御ロ
ジックを構成してエンジンの空燃比を制御すると共に、
実質的に前記制御ロジックの教師データを獲得する時の
み、排気空燃比を空燃比センサを用いてフィードバック
するフィードバック制御を行い前記制御ロジックの教師
データを獲得する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比を所定の値
に制御するエンジン制御方式に関する。
に制御するエンジン制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の排ガス規制の強化に伴い未燃焼ガ
スを低減させるために空燃比を制御することは行われて
いる。前記した空燃比の制御方式としては、図9に示す
ようにエンジンの運転情報に基づいて基本燃料噴射量を
決定すると同時に、前記運転情報から補正係数算出部で
その時々の運転情報に適合するように補正係数を算出
し、前記基本燃料噴射量に前記補正係数を乗算すると共
に、エンジンの排気管に酸素センサを設け、この酸素セ
ンサの出力をフィードバックしてフィードバック制御部
にて前記補正後の基本燃料噴射量をさらに補正するフィ
ードバック補正信号を決定して出力する、所謂、O2フ
ィードバック制御が一般的に挙げられる。このO2フィ
ードバック制御では、酸素センサが理論空燃比にしか反
応しないため、図7(b)に示すように空燃比を、理論
空燃比を境に周期的にリッチとリーンとに変動した状態
に維持することにより、酸素センサをON/OFFさせ
て空燃比を所定の値に維持している。
スを低減させるために空燃比を制御することは行われて
いる。前記した空燃比の制御方式としては、図9に示す
ようにエンジンの運転情報に基づいて基本燃料噴射量を
決定すると同時に、前記運転情報から補正係数算出部で
その時々の運転情報に適合するように補正係数を算出
し、前記基本燃料噴射量に前記補正係数を乗算すると共
に、エンジンの排気管に酸素センサを設け、この酸素セ
ンサの出力をフィードバックしてフィードバック制御部
にて前記補正後の基本燃料噴射量をさらに補正するフィ
ードバック補正信号を決定して出力する、所謂、O2フ
ィードバック制御が一般的に挙げられる。このO2フィ
ードバック制御では、酸素センサが理論空燃比にしか反
応しないため、図7(b)に示すように空燃比を、理論
空燃比を境に周期的にリッチとリーンとに変動した状態
に維持することにより、酸素センサをON/OFFさせ
て空燃比を所定の値に維持している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したよう
に酸素センサを用いるために空燃比を周期的にリッチと
リーンとに変動させると、図6(b)及び図7(b)に
示すように、それに伴いトルクも変動してしまい、従来
のO2フィードバック制御のように常時、空燃比を変動
させていると運転領域によっては、このトルクの変動が
体感できるレベルとなり、運転者のフィーリングに影響
を及ぼすという問題がある。また、上記した従来のO2
フィードバック制御では、フィードバックされた酸素セ
ンサの出力に基づいて燃料噴射量を決定するので制御の
精度を高くするために高い応答性が要求される。従っ
て、従来のO2フィードバック制御では、応答性を向上
させるためにフィードバックゲインを大きくし、図7
(b)に示すように空燃比をステップ的に変化させてお
り、このためトルクの変動が大きくなるという問題もあ
る。本発明は、上記した従来の酸素センサを用いたエン
ジン制御方式の問題点を解決し、空燃比センサとして酸
素センサを用いる場合でも、運転者に不快なフィーリン
グを与えることなく空燃比制御を行うことができるエン
ジン制御方式を提供することを目的としている。
に酸素センサを用いるために空燃比を周期的にリッチと
リーンとに変動させると、図6(b)及び図7(b)に
示すように、それに伴いトルクも変動してしまい、従来
のO2フィードバック制御のように常時、空燃比を変動
させていると運転領域によっては、このトルクの変動が
体感できるレベルとなり、運転者のフィーリングに影響
を及ぼすという問題がある。また、上記した従来のO2
フィードバック制御では、フィードバックされた酸素セ
ンサの出力に基づいて燃料噴射量を決定するので制御の
精度を高くするために高い応答性が要求される。従っ
て、従来のO2フィードバック制御では、応答性を向上
させるためにフィードバックゲインを大きくし、図7
(b)に示すように空燃比をステップ的に変化させてお
り、このためトルクの変動が大きくなるという問題もあ
る。本発明は、上記した従来の酸素センサを用いたエン
ジン制御方式の問題点を解決し、空燃比センサとして酸
素センサを用いる場合でも、運転者に不快なフィーリン
グを与えることなく空燃比制御を行うことができるエン
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、本発明に係るエンジン制御方式は、学習機能付
きフィードフォワード制御ロジックによってエンジンの
空燃比を制御すると共に、実質的に前記制御ロジックの
教師データを獲得する時のみ、排気空燃比を空燃比セン
サを用いてフィードバックするフィードバック制御を行
い前記教師データを獲得することを特徴とするものであ
る。
ために、本発明に係るエンジン制御方式は、学習機能付
きフィードフォワード制御ロジックによってエンジンの
空燃比を制御すると共に、実質的に前記制御ロジックの
教師データを獲得する時のみ、排気空燃比を空燃比セン
サを用いてフィードバックするフィードバック制御を行
い前記教師データを獲得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、添付図面に示した一実施例
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。図1は、エンジン1と本発明に係
るエンジン制御方式を実行可能な制御装置10との関係
を示す概略図である。エンジン1は、吸気管2に設けら
れたエアクリーナ3及び燃料噴射装置4を介してシリン
ダ5の燃焼室内に混合気を導入し、燃焼後の排気ガスを
排気管6を介して大気中に排気する4サイクルエンジン
であり、本図では吸気バルブや排気バルブ等の他の構成
部材については省略されている。尚、図1中、符号7は
クランクケースを、また、符号8はスロットルバルブを
各々示している。制御装置10は、燃料噴射装置4から
の燃料噴射量を操作して排気ガス中の空燃比の値を制御
するものである。この制御装置10は、図1に示すよう
に、スロットルバルブ8に設けられたスロットル開度検
知手段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7に設けられたクランク角検知手段
13から得られるクランク角に関する情報rと、吸気管
2に設けられた吸気管壁温検知手段14から得られる吸
気管壁温に関する情報twとを入力し、これらの入力情
報に基づいて、吸気管2に設けられた燃料噴射装置4の
操作量Mf(即ち、燃料噴射量)を決定して出力すると
共に、排気管6に設けられた酸素センサ15から得られ
る実際の空燃比に関する検知信号Eを、必要に応じて入
力して、この情報に基づく補正及び学習を行い常時最適
な制御が行えるように構成されている。
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。図1は、エンジン1と本発明に係
るエンジン制御方式を実行可能な制御装置10との関係
を示す概略図である。エンジン1は、吸気管2に設けら
れたエアクリーナ3及び燃料噴射装置4を介してシリン
ダ5の燃焼室内に混合気を導入し、燃焼後の排気ガスを
排気管6を介して大気中に排気する4サイクルエンジン
であり、本図では吸気バルブや排気バルブ等の他の構成
部材については省略されている。尚、図1中、符号7は
クランクケースを、また、符号8はスロットルバルブを
各々示している。制御装置10は、燃料噴射装置4から
の燃料噴射量を操作して排気ガス中の空燃比の値を制御
するものである。この制御装置10は、図1に示すよう
に、スロットルバルブ8に設けられたスロットル開度検
知手段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7に設けられたクランク角検知手段
13から得られるクランク角に関する情報rと、吸気管
2に設けられた吸気管壁温検知手段14から得られる吸
気管壁温に関する情報twとを入力し、これらの入力情
報に基づいて、吸気管2に設けられた燃料噴射装置4の
操作量Mf(即ち、燃料噴射量)を決定して出力すると
共に、排気管6に設けられた酸素センサ15から得られ
る実際の空燃比に関する検知信号Eを、必要に応じて入
力して、この情報に基づく補正及び学習を行い常時最適
な制御が行えるように構成されている。
【0006】図2は、制御装置10の構成を示す概略ブ
ロック図である。制御装置10は、目標空燃比Epに沿
ってフィードフォワード制御ロジックを用いて燃料噴射
量を決定するモデルベース制御部20、前記目標空燃比
Epを算出する目標空燃比算出部30、エンジン回転数
演算部40、変換部50、及び前記モデルベース制御部
20のずれを補正ために、モデルベース制御部20によ
るフィードフォワード制御を実行しながら酸素センサ1
5からの出力に基づいてフィードバック制御を行うフィ
ードバック制御部60を備え、フィードフォワード制御
を実行する通常制御モード又はフィードフォワード制御
を行いながら前記フィードバック制御を実行するフィー
ドバック補正モードの何れかで作動する。モデルベース
制御部20は、エンジン回転数演算部40で算出された
エンジン回転数n、及びスロットル開度α、吸気管壁温
tw、及び目標空燃比算出部30で算出された目標空燃
比Epを入力し、これらの情報に基づいて燃料噴射装置
4の基本操作量Mfnを決定し、変換部50で、前記基
本操作量Mfnをエンジン1の燃料噴射サイクルに変換
して操作量Mfとして制御装置10から出力する。目標
空燃比算出部30は、エンジン回転数n及びスロットル
開度αを入力し、これらの情報に基づいて、その時々の
エンジンの運転状態に合った目標空燃比Epを決定して
モデルベース制御部20に出力する。フィードバック制
御部60は、制御装置10がフィードバック補正モード
に入れられた時のみ機能し、酸素センサ15からの出力
信号Eを入力し、前記出力信号Eに基づいてフィードバ
ック補正信号FBaを決定してモデルベース制御部20
に出力するO2フィードバック制御を実行しモデルベー
ス制御部20と実際のエンジン1とのずれを補正するた
めの学習データを獲得する。
ロック図である。制御装置10は、目標空燃比Epに沿
ってフィードフォワード制御ロジックを用いて燃料噴射
量を決定するモデルベース制御部20、前記目標空燃比
Epを算出する目標空燃比算出部30、エンジン回転数
演算部40、変換部50、及び前記モデルベース制御部
20のずれを補正ために、モデルベース制御部20によ
るフィードフォワード制御を実行しながら酸素センサ1
5からの出力に基づいてフィードバック制御を行うフィ
ードバック制御部60を備え、フィードフォワード制御
を実行する通常制御モード又はフィードフォワード制御
を行いながら前記フィードバック制御を実行するフィー
ドバック補正モードの何れかで作動する。モデルベース
制御部20は、エンジン回転数演算部40で算出された
エンジン回転数n、及びスロットル開度α、吸気管壁温
tw、及び目標空燃比算出部30で算出された目標空燃
比Epを入力し、これらの情報に基づいて燃料噴射装置
4の基本操作量Mfnを決定し、変換部50で、前記基
本操作量Mfnをエンジン1の燃料噴射サイクルに変換
して操作量Mfとして制御装置10から出力する。目標
空燃比算出部30は、エンジン回転数n及びスロットル
開度αを入力し、これらの情報に基づいて、その時々の
エンジンの運転状態に合った目標空燃比Epを決定して
モデルベース制御部20に出力する。フィードバック制
御部60は、制御装置10がフィードバック補正モード
に入れられた時のみ機能し、酸素センサ15からの出力
信号Eを入力し、前記出力信号Eに基づいてフィードバ
ック補正信号FBaを決定してモデルベース制御部20
に出力するO2フィードバック制御を実行しモデルベー
ス制御部20と実際のエンジン1とのずれを補正するた
めの学習データを獲得する。
【0007】(モデルベース制御部について)以下、図
3〜図5を参照してモデルベース制御部20の構成につ
いて説明する。図3は、図2におけるモデルベース制御
部20の構成を示す概略ブロック図である。モデルベー
ス制御部20は、吸気管2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4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、及び各
順モデル21及び22から出力される推定空気量Av及
び推定燃料量Fvに基づいて推定空燃比Evを算出する
推定空燃比演算部23を備えている。また、モデルベー
ス制御部20は、推定空燃比演算部23から出力される
推定空燃比Evを基本操作量演算部24にフィードバッ
クするフィードバックループを備えている。前記基本操
作量演算部24は、推定空燃比演算部23から出力され
る推定空燃比Evと、目標空燃比算出部30から出力さ
れる目標空燃比Epとを入力してエンジン1の燃料噴射
装置4に対する基本操作量Mfn(基本燃料噴射量)を
算出する。この基本操作量Mfnは、モデルベース制御
部20から出力されると共に燃料系順モデル22にも入
力され、燃料系順モデル22は前記基本操作量Mfnに
基づいて推定燃料量Fvを求める。上記したように、モ
デルベース制御部20では、空気系順モデル21、燃料
系順モデル22、及び推定空燃比演算部23によりエン
ジン1の順モデルを構成し、かつ、前記燃料系順モデル
22、推定空燃比演算部23、及び基本操作量演算部2
4を含むフィードバックループを用いて前記エンジン1
の順モデルから出力される推定空燃比Evをフィードバ
ックして基本操作量Mfnを出力するエンジンの逆モデ
ルを構成している。
3〜図5を参照してモデルベース制御部20の構成につ
いて説明する。図3は、図2におけるモデルベース制御
部20の構成を示す概略ブロック図である。モデルベー
ス制御部20は、吸気管2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4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、及び各
順モデル21及び22から出力される推定空気量Av及
び推定燃料量Fvに基づいて推定空燃比Evを算出する
推定空燃比演算部23を備えている。また、モデルベー
ス制御部20は、推定空燃比演算部23から出力される
推定空燃比Evを基本操作量演算部24にフィードバッ
クするフィードバックループを備えている。前記基本操
作量演算部24は、推定空燃比演算部23から出力され
る推定空燃比Evと、目標空燃比算出部30から出力さ
れる目標空燃比Epとを入力してエンジン1の燃料噴射
装置4に対する基本操作量Mfn(基本燃料噴射量)を
算出する。この基本操作量Mfnは、モデルベース制御
部20から出力されると共に燃料系順モデル22にも入
力され、燃料系順モデル22は前記基本操作量Mfnに
基づいて推定燃料量Fvを求める。上記したように、モ
デルベース制御部20では、空気系順モデル21、燃料
系順モデル22、及び推定空燃比演算部23によりエン
ジン1の順モデルを構成し、かつ、前記燃料系順モデル
22、推定空燃比演算部23、及び基本操作量演算部2
4を含むフィードバックループを用いて前記エンジン1
の順モデルから出力される推定空燃比Evをフィードバ
ックして基本操作量Mfnを出力するエンジンの逆モデ
ルを構成している。
【0008】(燃料系順モデルについて)図4は、前記
燃料系順モデル22の構成を示す概略ブロック図であ
る。この燃料系順モデル22は、前述したように燃料噴
射装置4から噴射された燃料の挙動をモデル化したもの
である。この燃料系順モデル22は、非付着燃料演算部
22a、付着燃料演算部22b、一次遅れ部22c,2
2d、燃料付着率推定部22e、及び蒸発時定数推定部
22fを備え、前記基本操作量演算部24から入力され
る基本操作量Mfn(基本燃料噴射量)から、実際にシ
リンダ8内に入る燃料量を推定する。前記燃料付着率推
定部22eは、エンジン回転数n及びスロットル開度α
と燃料付着率xとの関係を予め学習させたファジーニュ
ーラル回路網、ニューラル回路網、又はCMAC等を用
いて燃料付着率xをモデル化したものであり、エンジン
回転数n及びスロットル開度αを入力し、これらの情報
に基づいて、燃料噴射装置4から噴射された燃料が吸気
管2等の壁面に付着する割合x(以下、燃料付着率x)
を推定する。尚、この燃料付着率推定部22eは、図示
していないが、必要に応じて、エンジンの運転状態が過
渡状態にある時に実際の空燃比と目標空燃比Epとの比
較結果に基づく教師データを入力して、経時変化等が原
因で生じる燃料系順モデルの誤差を補正し、学習できる
ように構成され得る。また、前記蒸発時定数推定部22
fは、エンジン回転数n、スロットル開度α、及び吸気
管壁温tw(又はエンジン水温)と蒸発時定数τとの関
係を予め学習させたファジーニューラル回路網、ニュー
ラル回路網、又はCMAC等を用いて蒸発時定数τをモ
デル化したものであり、エンジン回転数n、スロットル
開度α、及び吸気管壁温tw(又はエンジン水温)を入
力し、これらの情報に基づいて、壁面に付着した燃料が
蒸発する時定数τ(以下、蒸発時定数τ)を推定する。
尚、この蒸発時定数推定部22fも、前記燃料付着率推
定部22eと同様、図示していないが、必要に応じて、
エンジンの運転状態が過渡状態にある時に実際の空燃比
と目標空燃比Epとの比較結果に基づく教師データを入
力して、経時変化等が原因で生じる燃料系順モデルの誤
差を補正し、学習できるように構成され得る。上記した
燃料付着率推定部22e及び蒸発時定数推定部22fに
ついては、本願出願人が平成8年10月14日に出願し
た特願平8−271188号により詳細に開示されてい
る。非付着燃料演算部22aは、前記燃料付着率推定部
22eから得られる燃料付着率xに基づいて、基本操作
量演算部24から入力される基本操作量Mfn(即ち、
基本燃料噴射量)における燃料噴射装置4から直接シリ
ンダ5の燃焼室内に入る燃料量を算出する。付着燃料演
算部22bは、前記燃料付着率推定部22eから得られ
る燃料付着率xに基づいて、基本操作量演算部24から
入力される基本操作量Mfn(基本燃料噴射量)におい
て一度壁面に付着した後でシリンダ5内に入る燃料量を
算出する。前記非付着燃料演算部22a及び付着燃料演
算部22bから得られる燃料量は、各々一次遅れ部22
c,22dで、蒸発時定数演算部22fから得られる蒸
発時定数τ1,τ2に基づいて一次遅れ系にて近似され
た後、加算され、推定燃料量Fvとして燃料系順モデル
22から出力される。尚、通常、エンジン1における燃
料噴射装置4から噴射された燃料の挙動をモデル化する
場合、噴射燃料が燃料噴射装置4からシリンダ5内に入
るまでの無駄時間を考慮して、図4に破線で示すように
無駄時間分だけ位相を遅らせる無駄時間用位相遅れ部2
2gを設ける必要があるが、本実施例における燃料系順
モデル22では、前記無駄時間分だけ燃料系順モデルの
位相を進ませることで無駄時間用位相遅れ部22gを設
ける必要をなくしている。これにより、燃料系順モデル
22は単純な一次遅れ系になるので、燃料系順モデル2
2の出力を用いてフィードバック制御を行う場合に、フ
ィードバックゲインを大きくすることが可能になり、過
渡時にも適正な基本操作量が得られる正確な逆モデルを
構成している。
燃料系順モデル22の構成を示す概略ブロック図であ
る。この燃料系順モデル22は、前述したように燃料噴
射装置4から噴射された燃料の挙動をモデル化したもの
である。この燃料系順モデル22は、非付着燃料演算部
22a、付着燃料演算部22b、一次遅れ部22c,2
2d、燃料付着率推定部22e、及び蒸発時定数推定部
22fを備え、前記基本操作量演算部24から入力され
る基本操作量Mfn(基本燃料噴射量)から、実際にシ
リンダ8内に入る燃料量を推定する。前記燃料付着率推
定部22eは、エンジン回転数n及びスロットル開度α
と燃料付着率xとの関係を予め学習させたファジーニュ
ーラル回路網、ニューラル回路網、又はCMAC等を用
いて燃料付着率xをモデル化したものであり、エンジン
回転数n及びスロットル開度αを入力し、これらの情報
に基づいて、燃料噴射装置4から噴射された燃料が吸気
管2等の壁面に付着する割合x(以下、燃料付着率x)
を推定する。尚、この燃料付着率推定部22eは、図示
していないが、必要に応じて、エンジンの運転状態が過
渡状態にある時に実際の空燃比と目標空燃比Epとの比
較結果に基づく教師データを入力して、経時変化等が原
因で生じる燃料系順モデルの誤差を補正し、学習できる
ように構成され得る。また、前記蒸発時定数推定部22
fは、エンジン回転数n、スロットル開度α、及び吸気
管壁温tw(又はエンジン水温)と蒸発時定数τとの関
係を予め学習させたファジーニューラル回路網、ニュー
ラル回路網、又はCMAC等を用いて蒸発時定数τをモ
デル化したものであり、エンジン回転数n、スロットル
開度α、及び吸気管壁温tw(又はエンジン水温)を入
力し、これらの情報に基づいて、壁面に付着した燃料が
蒸発する時定数τ(以下、蒸発時定数τ)を推定する。
尚、この蒸発時定数推定部22fも、前記燃料付着率推
定部22eと同様、図示していないが、必要に応じて、
エンジンの運転状態が過渡状態にある時に実際の空燃比
と目標空燃比Epとの比較結果に基づく教師データを入
力して、経時変化等が原因で生じる燃料系順モデルの誤
差を補正し、学習できるように構成され得る。上記した
燃料付着率推定部22e及び蒸発時定数推定部22fに
ついては、本願出願人が平成8年10月14日に出願し
た特願平8−271188号により詳細に開示されてい
る。非付着燃料演算部22aは、前記燃料付着率推定部
22eから得られる燃料付着率xに基づいて、基本操作
量演算部24から入力される基本操作量Mfn(即ち、
基本燃料噴射量)における燃料噴射装置4から直接シリ
ンダ5の燃焼室内に入る燃料量を算出する。付着燃料演
算部22bは、前記燃料付着率推定部22eから得られ
る燃料付着率xに基づいて、基本操作量演算部24から
入力される基本操作量Mfn(基本燃料噴射量)におい
て一度壁面に付着した後でシリンダ5内に入る燃料量を
算出する。前記非付着燃料演算部22a及び付着燃料演
算部22bから得られる燃料量は、各々一次遅れ部22
c,22dで、蒸発時定数演算部22fから得られる蒸
発時定数τ1,τ2に基づいて一次遅れ系にて近似され
た後、加算され、推定燃料量Fvとして燃料系順モデル
22から出力される。尚、通常、エンジン1における燃
料噴射装置4から噴射された燃料の挙動をモデル化する
場合、噴射燃料が燃料噴射装置4からシリンダ5内に入
るまでの無駄時間を考慮して、図4に破線で示すように
無駄時間分だけ位相を遅らせる無駄時間用位相遅れ部2
2gを設ける必要があるが、本実施例における燃料系順
モデル22では、前記無駄時間分だけ燃料系順モデルの
位相を進ませることで無駄時間用位相遅れ部22gを設
ける必要をなくしている。これにより、燃料系順モデル
22は単純な一次遅れ系になるので、燃料系順モデル2
2の出力を用いてフィードバック制御を行う場合に、フ
ィードバックゲインを大きくすることが可能になり、過
渡時にも適正な基本操作量が得られる正確な逆モデルを
構成している。
【0009】(空気系順モデルについて)図5は、前記
空気系順モデル21の構成を示す概略ブロック図であ
る。この空気系順モデル21は、スロットル開度用位相
進み部21a、空気量演算部21b、圧力変換部21
c、吸気負圧演算部21d、体積効率推定部21e、及
びエンジン回転数用位相進み部21fを備えている。
空気系順モデル21の構成を示す概略ブロック図であ
る。この空気系順モデル21は、スロットル開度用位相
進み部21a、空気量演算部21b、圧力変換部21
c、吸気負圧演算部21d、体積効率推定部21e、及
びエンジン回転数用位相進み部21fを備えている。
【0010】(各位相進み部21a及び21fについ
て)前記スロットル開度用位相進み部21a及びエンジ
ン回転数用位相進み部21fは、前記燃料系順モデル2
2において、取り除いた無駄時間(即ち、噴射燃料が燃
料噴射装置4から噴射された後、シリンダ5内に入るま
での時間)分だけ入力されるスロットル開度α及びエン
ジン回転数nの位相を進める。具体的には、各位相進み
部21a及び21fは、時刻に対するエンジン回転数又
はスロットル開度の変化パターンを予め学習したニュー
ラル回路網を各々備えており、このニューラル回路網に
より、過去の複数の時刻におけるエンジン回転数又はス
ロットル開度に基づいてエンジン回転数又はスロットル
開度の未来値を求めることにより、位相を進める。この
ように、空気系順モデル21において、スロットル開度
及びエンジン回転数の位相を無駄時間分だけ進めること
により、燃料系順モデル22及び空気系順モデル21の
両方の位相を無駄時間分だけ進めることになり、燃料系
順モデル22で無駄時間を取り除いたことにより推定燃
料量Fvと推定空気量Avとの位相のずれがなくなり、
推定空燃比演算部23で適正な推定空燃比を推定するこ
とが可能になる。また、例えば、筒内噴射式のエンジン
のように、噴射燃料が燃料噴射装置からシリンダ内に入
るまでの無駄時間が存在しないものや、前記無駄時間が
無視できる程小さいものの場合には、噴射燃料の挙動を
モデル化する時に、始めから無駄時間用位相遅れ部を設
ける必要がないので、空気系順モデル21における各位
相進み部21a及び21fも設ける必要はない。尚、各
位相の進め方はニューラル回路網を用いる方法に限られ
ず任意の方法でよく、例えば、最小二乗法等を用いても
よい。
て)前記スロットル開度用位相進み部21a及びエンジ
ン回転数用位相進み部21fは、前記燃料系順モデル2
2において、取り除いた無駄時間(即ち、噴射燃料が燃
料噴射装置4から噴射された後、シリンダ5内に入るま
での時間)分だけ入力されるスロットル開度α及びエン
ジン回転数nの位相を進める。具体的には、各位相進み
部21a及び21fは、時刻に対するエンジン回転数又
はスロットル開度の変化パターンを予め学習したニュー
ラル回路網を各々備えており、このニューラル回路網に
より、過去の複数の時刻におけるエンジン回転数又はス
ロットル開度に基づいてエンジン回転数又はスロットル
開度の未来値を求めることにより、位相を進める。この
ように、空気系順モデル21において、スロットル開度
及びエンジン回転数の位相を無駄時間分だけ進めること
により、燃料系順モデル22及び空気系順モデル21の
両方の位相を無駄時間分だけ進めることになり、燃料系
順モデル22で無駄時間を取り除いたことにより推定燃
料量Fvと推定空気量Avとの位相のずれがなくなり、
推定空燃比演算部23で適正な推定空燃比を推定するこ
とが可能になる。また、例えば、筒内噴射式のエンジン
のように、噴射燃料が燃料噴射装置からシリンダ内に入
るまでの無駄時間が存在しないものや、前記無駄時間が
無視できる程小さいものの場合には、噴射燃料の挙動を
モデル化する時に、始めから無駄時間用位相遅れ部を設
ける必要がないので、空気系順モデル21における各位
相進み部21a及び21fも設ける必要はない。尚、各
位相の進め方はニューラル回路網を用いる方法に限られ
ず任意の方法でよく、例えば、最小二乗法等を用いても
よい。
【0011】空気量Av及び吸気負圧Pmanの演算部
21b、21dは流体力学的な数式(1),(2)での
モデル化を行う。 ここで、Ctはスロットルでの流量計数、Dはスロット
ルの直径、Pambは大気圧、kは空気の比熱、Tam
bは大気温、Rは気体定数、Maoは補正計数、Tma
nは吸気管温度、Vは吸気管体積、β1はスロットル開
度に依存する計数、β2は吸気管圧力に依存する計数で
ある。また、体積効率ηに関しては数式によるモデル化
が困難なため、体積効率推定部21eは、エンジン回転
数信号n及びスロットル開度αと体積効率ηとの関係を
予め学習させたファジーニューラル回路網(又はニュー
ラル回路網、CMAC等)によるモデル化を行う。尚、
体積効率推定部21eからの出力は、制御装置10がフ
ィードバック補正モードにある時に、前記フィードバッ
ク制御部30からのフィードバック補正信号FBaによ
り補正され、体積効率推定部21eは、補正後の体積効
率ηを教師データとして学習可能に構成されている。
21b、21dは流体力学的な数式(1),(2)での
モデル化を行う。 ここで、Ctはスロットルでの流量計数、Dはスロット
ルの直径、Pambは大気圧、kは空気の比熱、Tam
bは大気温、Rは気体定数、Maoは補正計数、Tma
nは吸気管温度、Vは吸気管体積、β1はスロットル開
度に依存する計数、β2は吸気管圧力に依存する計数で
ある。また、体積効率ηに関しては数式によるモデル化
が困難なため、体積効率推定部21eは、エンジン回転
数信号n及びスロットル開度αと体積効率ηとの関係を
予め学習させたファジーニューラル回路網(又はニュー
ラル回路網、CMAC等)によるモデル化を行う。尚、
体積効率推定部21eからの出力は、制御装置10がフ
ィードバック補正モードにある時に、前記フィードバッ
ク制御部30からのフィードバック補正信号FBaによ
り補正され、体積効率推定部21eは、補正後の体積効
率ηを教師データとして学習可能に構成されている。
【0012】(目標空燃比算出部30について)目標空
燃比算出部30は、スロットル開度α及びエンジン回転
数nを入力し、これらの情報に基づいて、その時々に最
適な目標空燃比を決定してモデルベース制御部20に出
力する。
燃比算出部30は、スロットル開度α及びエンジン回転
数nを入力し、これらの情報に基づいて、その時々に最
適な目標空燃比を決定してモデルベース制御部20に出
力する。
【0013】(フィードバック制御部60について)次
に、フィードバック制御部60を用いたフィードバック
補正モードについて説明する。上記した制御装置10
は、図6(a)に示すように、エンジンの運転状態が所
定以上変化した場合、例えば、スロットル開度が所定の
変化率以上で変化した場合、通常の制御からフィードバ
ック補正モードに切り替わる。このフィードバック補正
モードは、モデルベース制御部20により目標値を一定
に維持したフィードフォワード制御を行いながら、酸素
センサ15の出力信号Eに基づいてO2フィードバック
制御を行い、モデルベース制御部20におけるエンジン
の順モデルと実際のエンジンとの間のずれを補正するた
めの教師データを獲得するためのモードであり、このモ
ード中、目標空燃比算出部30は目標空燃比Epを理論
空燃比に維持する。具体的には、フィードバック制御部
60は、モデルベース制御部20により理論空燃比を目
標値Epとしてフィードフォワード制御ロジックで制御
されるエンジン1の実際の空燃比に関する情報を排気管
6に設けられた酸素センサ15の出力信号Eとしてフィ
ードバックし、図7に示すように、前記出力信号が”
1”の場合、即ち、空燃比がリッチの場合には燃料噴射
量が少なくなるように、また、前記出力信号が”0”の
場合、即ち、空燃比がリーンの場合には燃料噴射量が多
くなるようにモデルベース制御部20の順モデルの出力
を補正するフィードバック補正信号FBaを決定して出
力する。前記フィードバック制御部60から出力される
フィードバック補正信号FBaは、具体的には、モデル
ベース制御部20の空気系順モデル21における体積効
率推定部21eから出力される体積効率ηを補正するも
ので、図3に示すように空気系順モデル21に入力さ
れ、図5に示すように体積効率推定部21eからの出力
に補正値として加算される。このフィードバック補正モ
ードは、モデルベース制御部20と実際のエンジン1と
の間のずれが許容できる範囲内になるような教師データ
が獲得されるまで、即ち、フィードバック制御部60の
出力FBa(又はモデルベース制御部20の出力Mf
n)が図6(a)及び図7(a)に示すように理論空燃
比を挟んでリッチとリーンとに周期的に振動し始めるま
で行われ、その後は、制御装置10は通常制御モードに
切り換えられる。空気系順モデル21は、フィードバッ
ク補正モードにより得られた補正後の体積効率ηを教師
データとして獲得し、この教師データに基づいて学習を
行う。これにより、学習後は、エンジンの順モデルと実
際のエンジンとの間のずれが許容できる範囲内になる。
尚、前記フィードバック補正モード中も、制御装置10
は、モデルベース制御部20によりフィードフォワード
制御ロジックに基づいた制御を実行しているので、この
フィードバック補正モード中のO2フィードバック制御
には応答性を重視する必要がない。従って、図7(a)
に示すように、この制御装置10では、前記フィードバ
ック制御部60のフィードバックゲインを小さくするこ
とができ、フィードバック補正モード中に、燃料噴射量
がステップ的に変化しないように、即ち、酸素センサ1
5からの出力がリッチの場合には徐々に燃料噴射量を減
らすように、また、酸素センサ15からの出力がリーン
の場合には徐々に燃料噴射量を増やすように補正信号F
Baを決定することができる。
に、フィードバック制御部60を用いたフィードバック
補正モードについて説明する。上記した制御装置10
は、図6(a)に示すように、エンジンの運転状態が所
定以上変化した場合、例えば、スロットル開度が所定の
変化率以上で変化した場合、通常の制御からフィードバ
ック補正モードに切り替わる。このフィードバック補正
モードは、モデルベース制御部20により目標値を一定
に維持したフィードフォワード制御を行いながら、酸素
センサ15の出力信号Eに基づいてO2フィードバック
制御を行い、モデルベース制御部20におけるエンジン
の順モデルと実際のエンジンとの間のずれを補正するた
めの教師データを獲得するためのモードであり、このモ
ード中、目標空燃比算出部30は目標空燃比Epを理論
空燃比に維持する。具体的には、フィードバック制御部
60は、モデルベース制御部20により理論空燃比を目
標値Epとしてフィードフォワード制御ロジックで制御
されるエンジン1の実際の空燃比に関する情報を排気管
6に設けられた酸素センサ15の出力信号Eとしてフィ
ードバックし、図7に示すように、前記出力信号が”
1”の場合、即ち、空燃比がリッチの場合には燃料噴射
量が少なくなるように、また、前記出力信号が”0”の
場合、即ち、空燃比がリーンの場合には燃料噴射量が多
くなるようにモデルベース制御部20の順モデルの出力
を補正するフィードバック補正信号FBaを決定して出
力する。前記フィードバック制御部60から出力される
フィードバック補正信号FBaは、具体的には、モデル
ベース制御部20の空気系順モデル21における体積効
率推定部21eから出力される体積効率ηを補正するも
ので、図3に示すように空気系順モデル21に入力さ
れ、図5に示すように体積効率推定部21eからの出力
に補正値として加算される。このフィードバック補正モ
ードは、モデルベース制御部20と実際のエンジン1と
の間のずれが許容できる範囲内になるような教師データ
が獲得されるまで、即ち、フィードバック制御部60の
出力FBa(又はモデルベース制御部20の出力Mf
n)が図6(a)及び図7(a)に示すように理論空燃
比を挟んでリッチとリーンとに周期的に振動し始めるま
で行われ、その後は、制御装置10は通常制御モードに
切り換えられる。空気系順モデル21は、フィードバッ
ク補正モードにより得られた補正後の体積効率ηを教師
データとして獲得し、この教師データに基づいて学習を
行う。これにより、学習後は、エンジンの順モデルと実
際のエンジンとの間のずれが許容できる範囲内になる。
尚、前記フィードバック補正モード中も、制御装置10
は、モデルベース制御部20によりフィードフォワード
制御ロジックに基づいた制御を実行しているので、この
フィードバック補正モード中のO2フィードバック制御
には応答性を重視する必要がない。従って、図7(a)
に示すように、この制御装置10では、前記フィードバ
ック制御部60のフィードバックゲインを小さくするこ
とができ、フィードバック補正モード中に、燃料噴射量
がステップ的に変化しないように、即ち、酸素センサ1
5からの出力がリッチの場合には徐々に燃料噴射量を減
らすように、また、酸素センサ15からの出力がリーン
の場合には徐々に燃料噴射量を増やすように補正信号F
Baを決定することができる。
【0014】(別の実施例)図8は、本発明に係るエン
ジン制御方式の別の実施例を実行可能な制御装置の概略
ブロック図を示している。尚、本実施例に係る制御装置
の入出力情報とエンジンとの関係、酸素センサの出力と
フィードバック補正信号との関係は、図1〜図7に示し
た第一実施例と同じであるので重複する説明は省略す
る。この制御装置は、マップ制御部110及びフィード
バック制御部130を備え、マップ制御部110による
フィードフォワード制御を実行する通常制御モード又
は、前記フィードフォワード制御を行いながら酸素セン
サからの出力信号Eに基づいてフィードバック制御を実
行するフィードバック補正モードの何れかで作動する。
マップ制御部110は、予め、様々なエンジン回転数n
及びスロットル開度αに対して最適な燃料噴射量が得ら
れる基本操作量Mfnを実験等により求め、その結果を
マップ化したもので、エンジン回転数n及びスロットル
開度αを入力し、それらの条件に合った最適な基本操作
量Mfnを出力する。このマップ制御部110は、学習
可能なフィードフォワード制御が実行できる構成であれ
ば任意の構成でよく、例えば、CMAC等の学習可能な
マップで構成してもよく、また、通常のマップとマップ
からの出力を補正することができる学習可能な補正部と
で構成してもよい。制御装置10は、エンジンの運転状
態が所定以上変化した場合、例えば、スロットル開度が
所定の変化率以上で変化した場合、通常の制御からフィ
ードバック補正モードに切り替わる(図6(a)参
照)。フィードバック補正モードは、酸素センサの出力
信号Eに基づいてO2フィードバック制御を行い、マッ
プ制御部110におけるマップデータと実際のエンジン
との間のずれを補正するための教師データを獲得するた
めのモードであり、このモード中、マップ制御部110
は空燃比を理論空燃比に維持するように基本操作量Mf
nを決定する。フィードバック制御部130は、マップ
制御部110により理論空燃比を維持するように制御さ
れるエンジン1の実際の空燃比に関する情報を排気管に
設けられた酸素センサの出力信号Eとしてフィードバッ
クし、前記出力信号が”1”の場合、即ち、空燃比がリ
ッチの場合には燃料噴射量が少なくなるように、また、
前記出力信号が”0”の場合、即ち、空燃比がリーンの
場合には燃料噴射量が多くなるようにマップ制御部11
0からの基本操作量Mfnを補正するフィードバック補
正信号FBaを決定して出力する(図7(a)参照)。
前記フィードバック補正信号FBaは、マップ制御部1
10から出力される基本操作量Mfnに加算され、その
結果、エンジンの燃料噴射装置は、フィードバック補正
モード中は、基本操作量Mfnにフィードフォワード補
正信号FBaを加算した操作量Mfにより操作される。
このフィードバック補正モードは、マップ制御部110
におけるマップデータと実際のエンジン1との間のずれ
が許容できる範囲内になるような教師データが獲得され
るまで、即ち、操作量Mfが図6(a)に示したように
理論空燃比を挟んでリッチとリーンとに周期的に振動し
始めるまで行われ、その後、制御装置は通常制御モード
に切り換えられる。マップ制御部110は、フィードバ
ック補正モードにより得られた補正後の操作量Mfを教
師データとして獲得し、この教師データに基づいて、そ
の時のエンジン回転数n及びスロットル開度αに対応さ
せて学習を行う。これにより、学習後は、マップ制御部
110のマップデータと実際のエンジンとの間のずれが
許容できる範囲内になる。尚、前記フィードバック補正
モード中も、制御装置は、マップ制御部110によるフ
ィードフォワード制御を実行しているので、このフィー
ドバック補正モード中のO2フィードバック制御には第
一実施例と同様、応答性を重視する必要がない。従っ
て、本実施例の制御装置の場合も、第一実施例の制御装
置10と同様、図7(a)に示すように、前記フィード
バック制御部130のフィードバックゲインを小さくす
ることができ、フィードバック補正モード中に、燃料噴
射量がステップ的に変化しないように、即ち、酸素セン
サからの出力信号がリッチの場合には徐々に燃料噴射量
を減らすように、また、酸素センサからの出力がリーン
の場合には徐々に燃料噴射量を増やすように補正信号F
Baを決定することができる。
ジン制御方式の別の実施例を実行可能な制御装置の概略
ブロック図を示している。尚、本実施例に係る制御装置
の入出力情報とエンジンとの関係、酸素センサの出力と
フィードバック補正信号との関係は、図1〜図7に示し
た第一実施例と同じであるので重複する説明は省略す
る。この制御装置は、マップ制御部110及びフィード
バック制御部130を備え、マップ制御部110による
フィードフォワード制御を実行する通常制御モード又
は、前記フィードフォワード制御を行いながら酸素セン
サからの出力信号Eに基づいてフィードバック制御を実
行するフィードバック補正モードの何れかで作動する。
マップ制御部110は、予め、様々なエンジン回転数n
及びスロットル開度αに対して最適な燃料噴射量が得ら
れる基本操作量Mfnを実験等により求め、その結果を
マップ化したもので、エンジン回転数n及びスロットル
開度αを入力し、それらの条件に合った最適な基本操作
量Mfnを出力する。このマップ制御部110は、学習
可能なフィードフォワード制御が実行できる構成であれ
ば任意の構成でよく、例えば、CMAC等の学習可能な
マップで構成してもよく、また、通常のマップとマップ
からの出力を補正することができる学習可能な補正部と
で構成してもよい。制御装置10は、エンジンの運転状
態が所定以上変化した場合、例えば、スロットル開度が
所定の変化率以上で変化した場合、通常の制御からフィ
ードバック補正モードに切り替わる(図6(a)参
照)。フィードバック補正モードは、酸素センサの出力
信号Eに基づいてO2フィードバック制御を行い、マッ
プ制御部110におけるマップデータと実際のエンジン
との間のずれを補正するための教師データを獲得するた
めのモードであり、このモード中、マップ制御部110
は空燃比を理論空燃比に維持するように基本操作量Mf
nを決定する。フィードバック制御部130は、マップ
制御部110により理論空燃比を維持するように制御さ
れるエンジン1の実際の空燃比に関する情報を排気管に
設けられた酸素センサの出力信号Eとしてフィードバッ
クし、前記出力信号が”1”の場合、即ち、空燃比がリ
ッチの場合には燃料噴射量が少なくなるように、また、
前記出力信号が”0”の場合、即ち、空燃比がリーンの
場合には燃料噴射量が多くなるようにマップ制御部11
0からの基本操作量Mfnを補正するフィードバック補
正信号FBaを決定して出力する(図7(a)参照)。
前記フィードバック補正信号FBaは、マップ制御部1
10から出力される基本操作量Mfnに加算され、その
結果、エンジンの燃料噴射装置は、フィードバック補正
モード中は、基本操作量Mfnにフィードフォワード補
正信号FBaを加算した操作量Mfにより操作される。
このフィードバック補正モードは、マップ制御部110
におけるマップデータと実際のエンジン1との間のずれ
が許容できる範囲内になるような教師データが獲得され
るまで、即ち、操作量Mfが図6(a)に示したように
理論空燃比を挟んでリッチとリーンとに周期的に振動し
始めるまで行われ、その後、制御装置は通常制御モード
に切り換えられる。マップ制御部110は、フィードバ
ック補正モードにより得られた補正後の操作量Mfを教
師データとして獲得し、この教師データに基づいて、そ
の時のエンジン回転数n及びスロットル開度αに対応さ
せて学習を行う。これにより、学習後は、マップ制御部
110のマップデータと実際のエンジンとの間のずれが
許容できる範囲内になる。尚、前記フィードバック補正
モード中も、制御装置は、マップ制御部110によるフ
ィードフォワード制御を実行しているので、このフィー
ドバック補正モード中のO2フィードバック制御には第
一実施例と同様、応答性を重視する必要がない。従っ
て、本実施例の制御装置の場合も、第一実施例の制御装
置10と同様、図7(a)に示すように、前記フィード
バック制御部130のフィードバックゲインを小さくす
ることができ、フィードバック補正モード中に、燃料噴
射量がステップ的に変化しないように、即ち、酸素セン
サからの出力信号がリッチの場合には徐々に燃料噴射量
を減らすように、また、酸素センサからの出力がリーン
の場合には徐々に燃料噴射量を増やすように補正信号F
Baを決定することができる。
【0015】(実施例効果)以上説明した第一及び第二
の実施例の制御装置は、通常制御をモデルベース制御部
20(又はマップ制御部110)で行い、前記モデルベ
ース制御部20におけるエンジンの順モデル(又はマッ
プ制御部110におけるマップデータ)と実際のエンジ
ンとのずれを補正するための学習データを獲得するため
に通常制御モードからフィードバック補正モードに切換
えてO2フィードバック制御を行い、学習データ獲得後
は通常制御モードに切り換えるように構成されているの
で、従来の制御方法のようにO2フィードバック制御を
常時行う必要がなくなり、O2フィードバック制御時の
空燃比の変動によるトルク変動を短時間に抑えることが
できるという効果を奏する。また、本実施例の制御装置
は、エンジンの運転状態の変化に応じて学習データを獲
得するように構成されているので、同一運転状態でO2
フィードバック制御を長時間行う必要がなくなるという
効果を奏する。さらに、本実施例の制御装置は、通常制
御をフィードフォワード制御ロジックを用いて行い、ま
た、フィードバック補正モード中も基本操作量をフィー
ドフォワード制御ロジックに基づくモデルベース制御部
20(又はマップ制御部110)を用いて決定し、O2
フィードバック制御は学習データ獲得のために行ってい
るので、O2フィードバック制御の応答性を高くする必
要がなく、従って、フィードバックゲインを小さくする
ことができ、空燃比をステップ的に変化させる必要もな
くなるので、O2フィードバック制御中の空燃比の変動
を最低限に抑えることが可能になり、その結果、O2フ
ィードバック制御を行うことによるトルクの変動も最低
限に抑えることができるという効果を奏する。
の実施例の制御装置は、通常制御をモデルベース制御部
20(又はマップ制御部110)で行い、前記モデルベ
ース制御部20におけるエンジンの順モデル(又はマッ
プ制御部110におけるマップデータ)と実際のエンジ
ンとのずれを補正するための学習データを獲得するため
に通常制御モードからフィードバック補正モードに切換
えてO2フィードバック制御を行い、学習データ獲得後
は通常制御モードに切り換えるように構成されているの
で、従来の制御方法のようにO2フィードバック制御を
常時行う必要がなくなり、O2フィードバック制御時の
空燃比の変動によるトルク変動を短時間に抑えることが
できるという効果を奏する。また、本実施例の制御装置
は、エンジンの運転状態の変化に応じて学習データを獲
得するように構成されているので、同一運転状態でO2
フィードバック制御を長時間行う必要がなくなるという
効果を奏する。さらに、本実施例の制御装置は、通常制
御をフィードフォワード制御ロジックを用いて行い、ま
た、フィードバック補正モード中も基本操作量をフィー
ドフォワード制御ロジックに基づくモデルベース制御部
20(又はマップ制御部110)を用いて決定し、O2
フィードバック制御は学習データ獲得のために行ってい
るので、O2フィードバック制御の応答性を高くする必
要がなく、従って、フィードバックゲインを小さくする
ことができ、空燃比をステップ的に変化させる必要もな
くなるので、O2フィードバック制御中の空燃比の変動
を最低限に抑えることが可能になり、その結果、O2フ
ィードバック制御を行うことによるトルクの変動も最低
限に抑えることができるという効果を奏する。
【0016】(他の適用例)以上説明した本実施例で
は、フィードバック補正モード中は、第一実施例におい
ては、目標空燃比を理論空燃比に維持し、また、第二実
施例いおいてはマップ制御部110の出力を理論空燃比
を維持しているが、これは本実施例に限定されることな
く、空燃比を検出するセンサとして、酸素センサ以外の
空燃比センサを使用する場合には、使用する空燃比セン
サの反応値に合わせた空燃比に維持すればよい。また、
本実施例では、フィードバック補正モード中に、酸素セ
ンサからの出力に基づいてフィードバック制御部60で
フィードバック補正値を決定しているが、これは本実施
例に限定されることなく、例えば、目標空燃比や基本操
作量と酸素センサからの出力とを入力して、それらの差
に基づいてフィードバック補正値を決定してもよい。さ
らに、本実施例では、スロットル開度の変化率に基づい
て通常制御モードからフィードバック補正モードへの切
換を行っているが、フィードバック補正モードへの切換
のタイミングは本実施例に限定されることなく、例えば
所定の時間毎に切り換えてもよく、エンジン回転数の変
化率に基づいて切り換えてもよく、予めアイドリング状
態や高負荷高回転状態等の種々の運転モードを決めてお
き前記運転モードの変化に基づいて切り換えてもよく、
又、外部からの指示により強制的に切り換えるようにし
てもよい。また、本実施例では、フィードバック制御部
60のフィードバックゲインを小さく抑えているが、フ
ィードバック補正モード中のフィードバックゲインの大
きさは本実施例に限定されることなく、例えば、従来の
ようにステップ的に変化させてもよく、また、エンジン
の運転状態、運転者のフィーリング、又はドラビリ性に
応じて変化させてもよい。
は、フィードバック補正モード中は、第一実施例におい
ては、目標空燃比を理論空燃比に維持し、また、第二実
施例いおいてはマップ制御部110の出力を理論空燃比
を維持しているが、これは本実施例に限定されることな
く、空燃比を検出するセンサとして、酸素センサ以外の
空燃比センサを使用する場合には、使用する空燃比セン
サの反応値に合わせた空燃比に維持すればよい。また、
本実施例では、フィードバック補正モード中に、酸素セ
ンサからの出力に基づいてフィードバック制御部60で
フィードバック補正値を決定しているが、これは本実施
例に限定されることなく、例えば、目標空燃比や基本操
作量と酸素センサからの出力とを入力して、それらの差
に基づいてフィードバック補正値を決定してもよい。さ
らに、本実施例では、スロットル開度の変化率に基づい
て通常制御モードからフィードバック補正モードへの切
換を行っているが、フィードバック補正モードへの切換
のタイミングは本実施例に限定されることなく、例えば
所定の時間毎に切り換えてもよく、エンジン回転数の変
化率に基づいて切り換えてもよく、予めアイドリング状
態や高負荷高回転状態等の種々の運転モードを決めてお
き前記運転モードの変化に基づいて切り換えてもよく、
又、外部からの指示により強制的に切り換えるようにし
てもよい。また、本実施例では、フィードバック制御部
60のフィードバックゲインを小さく抑えているが、フ
ィードバック補正モード中のフィードバックゲインの大
きさは本実施例に限定されることなく、例えば、従来の
ようにステップ的に変化させてもよく、また、エンジン
の運転状態、運転者のフィーリング、又はドラビリ性に
応じて変化させてもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明した本発明に係るエンジン制御
方式によれば、学習機能付きフィードフォワード制御ロ
ジックによってエンジンの空燃比を制御すると共に、排
気空燃比を空燃比センサを用いてフィードバックし、前
記学習機能付きフィードフォワード制御ロジックを含め
たフィードバック制御を行うことにより前記学習機能付
きフィードフォワード制御の教師データを獲得している
ので、例えば、空燃比センサとして酸素センサを用いた
場合でも、従来のO2フィードバック制御のように常時
空燃比を変動させる必要がなく、従って、運転者に不快
なフィーリングを与えることなく空燃比を最適な状態に
制御することができるという効果を奏し、特に、空燃比
変動がドライバのドラビリ悪化として現れやすい二輪車
に最適である。
方式によれば、学習機能付きフィードフォワード制御ロ
ジックによってエンジンの空燃比を制御すると共に、排
気空燃比を空燃比センサを用いてフィードバックし、前
記学習機能付きフィードフォワード制御ロジックを含め
たフィードバック制御を行うことにより前記学習機能付
きフィードフォワード制御の教師データを獲得している
ので、例えば、空燃比センサとして酸素センサを用いた
場合でも、従来のO2フィードバック制御のように常時
空燃比を変動させる必要がなく、従って、運転者に不快
なフィーリングを与えることなく空燃比を最適な状態に
制御することができるという効果を奏し、特に、空燃比
変動がドライバのドラビリ悪化として現れやすい二輪車
に最適である。
【図1】 エンジン1と本発明に係るエンジン制御方式
を実行可能な制御装置10との関係を示す概略図であ
る。
を実行可能な制御装置10との関係を示す概略図であ
る。
【図2】 制御装置10の構成を示す概略ブロック図で
ある。
ある。
【図3】 図2におけるモデルベース制御部20の構成
を示す概略ブロック図である。
を示す概略ブロック図である。
【図4】 燃料系順モデル22の構成を示す概略ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図5】 空気系順モデル21の構成を示す概略ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図6】 (a)は本発明に係るO2フィードバック制
御実行中の、運転状態に対するフィードバック補正信号
及びトルク変動を、(b)は従来のO2フィードバック
制御実行中の、運転状態に対するフィードバック補正信
号及びトルク変動を各々示している。
御実行中の、運転状態に対するフィードバック補正信号
及びトルク変動を、(b)は従来のO2フィードバック
制御実行中の、運転状態に対するフィードバック補正信
号及びトルク変動を各々示している。
【図7】 (a)は本発明に係るO2フィードバック制
御実行中の、酸素センサの出力に対するフィードバック
補正信号及びトルク変動を、(b)は従来のO2フィー
ドバック制御実行中の、酸素センサの出力に対するフィ
ードバック補正信号及びトルク変動を各々示している。
御実行中の、酸素センサの出力に対するフィードバック
補正信号及びトルク変動を、(b)は従来のO2フィー
ドバック制御実行中の、酸素センサの出力に対するフィ
ードバック補正信号及びトルク変動を各々示している。
【図8】 本発明に係るエンジン制御方式の別の実施例
を実行可能な制御装置の概略ブロック図を示している。
を実行可能な制御装置の概略ブロック図を示している。
【図9】 従来のO2フィードバック制御ロジックの概
略ブロック図である。
略ブロック図である。
1 エンジン 2 吸気管 3 エアクリーナ 4 燃料噴射装置 5 シリンダ 6 排気管 7 クランクケース 8 スロットルバルブ 10 制御装置 12 スロットル開度検知手段 13 クランク角検知手段 14 吸気管壁温検知手段 15 酸素センサ 20 モデルベース制御部 21 空気系順モデル 21a スロットル開度用位相進み部 21b 空気量演算部 21c 圧力変換部 21d 吸気負圧演算部 21e 体積効率推定部 21f エンジン回転数用位相進み部 22 燃料系順モデル 22a 非付着燃料演算部 22b 付着燃料演算部 22c 一次遅れ部 22d 一次遅れ部 22e 燃料付着率推定部 22f 蒸発時定数推定部 23 推定空燃比演算部 24 基本操作量演算部 30 目標空燃比算出部 40 エンジン回転数演算部 50 変換部 60 フィードバック制御部 α スロットル開度 r クランク角 tw 吸気管壁温 n エンジン回転数 Mf 操作量 Mfn 基本操作量 E 実際の空燃比に関する検知信号 Ep 目標空燃比 Ev 推定空燃比 Av 推定空気量 Fv 推定燃料量 FBa フィードバック補正信号
Claims (6)
- 【請求項1】 学習機能付きフィードフォワード制御ロ
ジックによってエンジンの空燃比を制御すると共に、 実質的に前記制御ロジックの教師データを獲得する時の
み、排気空燃比を空燃比センサを用いてフィードバック
するフィードバック制御を行い前記教師データを獲得す
ることを特徴とするエンジン制御方式。 - 【請求項2】 前記フィードバック制御を、前記制御ロ
ジックを含め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。 - 【請求項3】 前記フィードバック制御を行う時に、フ
ィードバックゲインを小さくして空燃比がステップ的に
変化しないようにす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。 - 【請求項4】 運転状態の変化に応じてフィードバック
制御を行い教師データを獲得す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。 - 【請求項5】 前記制御ロジックを、 空燃比に関するエンジンの順モデルを構成し、この順モ
デルで得られる仮想空燃比をフィードバックし、該仮想
空燃比と所定の目標空燃比とに基づいてエンジンの空燃
比に関する動作パラメータの操作量を算出するエンジン
の逆モデルを用いて実行することを特徴とする請求項1
〜4の何れか一項に記載のエンジン制御方式。 - 【請求項6】 前記順モデルを、ニューラル回路網、フ
ァジーニューラル回路網、又はCMACの何れか一つを
用いて構成することを特徴とする請求項5に記載のエン
ジン制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9020511A JPH10220269A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | エンジン制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9020511A JPH10220269A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | エンジン制御方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10220269A true JPH10220269A (ja) | 1998-08-18 |
Family
ID=12029192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9020511A Withdrawn JPH10220269A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | エンジン制御方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10220269A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10274082A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Yamaha Motor Co Ltd | エンジン制御方式 |
US6792927B2 (en) | 2002-07-10 | 2004-09-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection amount control apparatus and method of internal combustion engine |
US7874143B2 (en) | 2005-10-19 | 2011-01-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine and control method thereof |
-
1997
- 1997-02-03 JP JP9020511A patent/JPH10220269A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10274082A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Yamaha Motor Co Ltd | エンジン制御方式 |
US6792927B2 (en) | 2002-07-10 | 2004-09-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection amount control apparatus and method of internal combustion engine |
US7874143B2 (en) | 2005-10-19 | 2011-01-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine and control method thereof |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040106 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060515 |