JPS59196930A - 内燃機関の燃料制御方法 - Google Patents
内燃機関の燃料制御方法Info
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- JPS59196930A JPS59196930A JP7006683A JP7006683A JPS59196930A JP S59196930 A JPS59196930 A JP S59196930A JP 7006683 A JP7006683 A JP 7006683A JP 7006683 A JP7006683 A JP 7006683A JP S59196930 A JPS59196930 A JP S59196930A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/10—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
この発明は、内燃機関における空燃比匍Ｊ御を含む燃料
軸側］方法に関し、よシ詳細には、従来一般的−ｆｚＰ
ＩＤｃ比例稙分倣分）制＠Ｊとぼ異なジ、機関の内部状
態を考慮して機関をダイナミック（動的）ｌシステムと
して捕え、内部状態を規足する状態変数によって機関の
動的挙動を推定しながら、機関の人力変数を決定する状
態変数制御の手法を用いて、空燃比制御を含む燃料制御
を行なう方法に関する。
軸側］方法に関し、よシ詳細には、従来一般的−ｆｚＰ
ＩＤｃ比例稙分倣分）制＠Ｊとぼ異なジ、機関の内部状
態を考慮して機関をダイナミック（動的）ｌシステムと
して捕え、内部状態を規足する状態変数によって機関の
動的挙動を推定しながら、機関の人力変数を決定する状
態変数制御の手法を用いて、空燃比制御を含む燃料制御
を行なう方法に関する。
（従来抜切ｆｆ）
従来の内燃機関の燃料制御方法としては、・列えば第１
図に示すようなものがある。同図において、燃料は、燃
料タンク（図示しない）力・ら燃料ポンプｌによシ圧送
され、燃料調圧装置２によって吸気管３の内圧に均して
一定の差圧を有する圧力に調整され、インジェクタ４カ
・ら谷気向５の吸気弁６付近の吸気管３内に噴射きれる
。インジェクタ４はコントロールユニント７から構成さ
れる装置（ＥＧＩ）信号により開閉器］御され、インジ
ェクタ４カ・ら供給される燃料噴射量Ｔ・は開弁時間に
比龜 例する。
図に示すようなものがある。同図において、燃料は、燃
料タンク（図示しない）力・ら燃料ポンプｌによシ圧送
され、燃料調圧装置２によって吸気管３の内圧に均して
一定の差圧を有する圧力に調整され、インジェクタ４カ
・ら谷気向５の吸気弁６付近の吸気管３内に噴射きれる
。インジェクタ４はコントロールユニント７から構成さ
れる装置（ＥＧＩ）信号により開閉器］御され、インジ
ェクタ４カ・ら供給される燃料噴射量Ｔ・は開弁時間に
比龜 例する。
金気は、エアクリーナ８で除巖されて吸入され、秋シ弁
９の上流１則の吸入空気通路１０に配置されたダ気流重
ぎｔｌｌＫよジ吸入全気童Ｑ。が沖ｊ足され、吸気管３
を経て香気局５に供給される。
９の上流１則の吸入空気通路１０に配置されたダ気流重
ぎｔｌｌＫよジ吸入全気童Ｑ。が沖ｊ足され、吸気管３
を経て香気局５に供給される。
コノトロールユニット７は、空気流骨肘１１からの吸入
金気量（ＡＦＭ）信号から吸入金気量Ｑ。
金気量（ＡＦＭ）信号から吸入金気量Ｑ。
全検出し、葦だ、ディストリビュータ１２に取り付けら
れたクランク角センサー３からの１°（ＰＯＳ）信号か
ら、機関回転速度Ｎを検出し、基本噴射量Ｔ、ｐ＝に−
Ｑａ／Ｎ（Ｋは定ｆｆ）’Ｔｈ！出する。さらに、深間
のυ「気管１４に取り付けられた敵素偵度センザ１５か
らの咳素譲度（０２）信号に基づいて、機関に供給きれ
る混合気の空燃比Ａ／Ｆを目標値（Ａ／Ｆ ）７．に保
つための備正率αを求め、燃料噴射量Ｔ、−Ｔア×αと
して、空燃比および燃料噴射量を′＃ｉＩＪ御している
。
れたクランク角センサー３からの１°（ＰＯＳ）信号か
ら、機関回転速度Ｎを検出し、基本噴射量Ｔ、ｐ＝に−
Ｑａ／Ｎ（Ｋは定ｆｆ）’Ｔｈ！出する。さらに、深間
のυ「気管１４に取り付けられた敵素偵度センザ１５か
らの咳素譲度（０２）信号に基づいて、機関に供給きれ
る混合気の空燃比Ａ／Ｆを目標値（Ａ／Ｆ ）７．に保
つための備正率αを求め、燃料噴射量Ｔ、−Ｔア×αと
して、空燃比および燃料噴射量を′＃ｉＩＪ御している
。
しかしながら、このよ′）ｌ従来の内燃機関の燃料部］
＃方法にあっては、（１）金気流量計１１ 自身、およ
びその金気流量計１１により測定される吸入金気量Ｑａ
と気筒内に吸入される空気量との間のグイナミクス全考
慮していない、（２）空燃比制御でインジェクタ４によ
る燃料噴射から酸累濃度センサー５による空燃比（Ａ／
Ｆ ）検出葦での間の無、駄時間を含むダイナミクス金
考厘していない、というＷｉｌｌ＠方法であったため、
絞り弁開度が急変した過渡時には適正な燃料供給が行わ
れず、空燃比Ａ／Ｆも目標値（Ａ、／Ｆ） からの大
きいズレを生じ、エミッション、運転性、燃費に悪彩％
を及ぼすといつ問題点があった。
＃方法にあっては、（１）金気流量計１１ 自身、およ
びその金気流量計１１により測定される吸入金気量Ｑａ
と気筒内に吸入される空気量との間のグイナミクス全考
慮していない、（２）空燃比制御でインジェクタ４によ
る燃料噴射から酸累濃度センサー５による空燃比（Ａ／
Ｆ ）検出葦での間の無、駄時間を含むダイナミクス金
考厘していない、というＷｉｌｌ＠方法であったため、
絞り弁開度が急変した過渡時には適正な燃料供給が行わ
れず、空燃比Ａ／Ｆも目標値（Ａ、／Ｆ） からの大
きいズレを生じ、エミッション、運転性、燃費に悪彩％
を及ぼすといつ問題点があった。
（発明の目的）
この発明は、このようｌ従来の問題点に層目してなされ
たもので、絞り弁開度が急変した過渡時における燃料供
給を適正にし、空燃比ＣＡ／Ｆ）の目標値（Ａ／Ｆ）ｒ
からのズレを小きクシ、エミッション、運転性、燃費を
改善することを目的とする。
たもので、絞り弁開度が急変した過渡時における燃料供
給を適正にし、空燃比ＣＡ／Ｆ）の目標値（Ａ／Ｆ）ｒ
からのズレを小きクシ、エミッション、運転性、燃費を
改善することを目的とする。
（発明の慴成）
そこでこの発明の内燃機関の燃料：ｉｌｌ側＋７５法の
特徴は、 （１）孕気流童ｉｔＫよる吸入空気量の測定値と気筒内
吸入窒気童間のグイナミクスを記憶し、そのダイナミク
スを基に？ｌｑ＋１定１直から気筒内吸入窒気量を推定
して１基不燃料噴射量を決定し、 （２）燃料噴射から空燃比検出１でのダイナミクスを考
魔して、空燃比制御を行な９ことにある。
特徴は、 （１）孕気流童ｉｔＫよる吸入空気量の測定値と気筒内
吸入窒気童間のグイナミクスを記憶し、そのダイナミク
スを基に？ｌｑ＋１定１直から気筒内吸入窒気量を推定
して１基不燃料噴射量を決定し、 （２）燃料噴射から空燃比検出１でのダイナミクスを考
魔して、空燃比制御を行な９ことにある。
（笑柿例）
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
この発明の内燃機関の・燃料種］御方法の手順全第２図
のフローチャート（ｌこよシ説明すると、ステップ２０
で、絞９弁９（第１図）の上流Ｏｉ＋＋の吸入空気通路
１０（第１図）に配置された空気流量計１］（第１図）
により吸入空気前金測定し、これを測定値Ｑａとする。
のフローチャート（ｌこよシ説明すると、ステップ２０
で、絞９弁９（第１図）の上流Ｏｉ＋＋の吸入空気通路
１０（第１図）に配置された空気流量計１］（第１図）
により吸入空気前金測定し、これを測定値Ｑａとする。
金気ぴＱ 、＋−ｆｆｌｒ計１１自体のダイナミクスは
減誂特性を■１−ることが知らハており、延らに空気流
量計１１ による測定位置と気筒５との間には吸気管
ダイナミクスがあル、従って、空気流量計１１による測
定値Ｑａと気筒内吸入窒気量の闇には空気の流れの遅れ
がある。そのため、測定値Ｑａと実際に気筒５に吸入さ
れ／を空気量は異なる。
減誂特性を■１−ることが知らハており、延らに空気流
量計１１ による測定位置と気筒５との間には吸気管
ダイナミクスがあル、従って、空気流量計１１による測
定値Ｑａと気筒内吸入窒気量の闇には空気の流れの遅れ
がある。そのため、測定値Ｑａと実際に気筒５に吸入さ
れ／を空気量は異なる。
そこでステップ２１では、コントローラに予め記憶され
ている測定値Ｑａと気筒内吸入空気量との間のダイナミ
クスを基に、以前の測定値Ｑ および気筒内吸入空気重
の推定値Ｑｃを用いて現在の気局内吸入望気流量の推定
値Ｑ、（ｎ）を求める。
ている測定値Ｑａと気筒内吸入空気量との間のダイナミ
クスを基に、以前の測定値Ｑ および気筒内吸入空気重
の推定値Ｑｃを用いて現在の気局内吸入望気流量の推定
値Ｑ、（ｎ）を求める。
（ｎは現在の制御周期を示す。）
よシ具体的には、測定値Ｑａと推定１（ＮＱ、との間の
ダイナＳジスとして２次のパルス伝達１列数ＴＩ（ｚ）
、すなわち を用いると、現在の気筒内吸入窒気充量Ｑ （ｎ）は、
一αｒ Ｑｃ（−１）−αｚＱｃ （？Ｚ−２）
（２）により推定することができる。但し、ｎ−１は
前回の制御周期、ｎ−２は前々回の制御周期をそれぞれ
表わす。丑た、係数ａＩ ＋ ａ２ ＋ ｂｌ ＋ ”
２ に予め記′億しておく。
ダイナＳジスとして２次のパルス伝達１列数ＴＩ（ｚ）
、すなわち を用いると、現在の気筒内吸入窒気充量Ｑ （ｎ）は、
一αｒ Ｑｃ（−１）−αｚＱｃ （？Ｚ−２）
（２）により推定することができる。但し、ｎ−１は
前回の制御周期、ｎ−２は前々回の制御周期をそれぞれ
表わす。丑た、係数ａＩ ＋ ａ２ ＋ ｂｌ ＋ ”
２ に予め記′億しておく。
第２図において、ステップ２２では、クランク角センサ
１３（第１図）からの１°（ＰＯＳ）信号により１表関
回転速度Ｎを検出し、ステップ２３では、基不燃料吋躬
量Ｔ、を、 ７゛ 二にｍＱ ／Ｎ’ （３
）ｐ ｃ （但し、Ｋは定数）により決定する。
１３（第１図）からの１°（ＰＯＳ）信号により１表関
回転速度Ｎを検出し、ステップ２３では、基不燃料吋躬
量Ｔ、を、 ７゛ 二にｍＱ ／Ｎ’ （３
）ｐ ｃ （但し、Ｋは定数）により決定する。
ステップ２４では、酸素倣度センサ１５（第１図）から
の酸素羨度（０２）信号から、空燃比の実際値Ａ／Ｆの
目標値（Ａ／Ｆ）ｒからのズレＳＢ。
の酸素羨度（０２）信号から、空燃比の実際値Ａ／Ｆの
目標値（Ａ／Ｆ）ｒからのズレＳＢ。
５Ｂ＝ＣＡ／Ｆ）−Ａ／Ｆ （４）全推定する
。
。
ズレＳＢの推定方法は、次のように行なう。酸紫磯度セ
ンザ］５ば、全燃比の目標値（了たは理−空燃比）（Ａ
／Ｆ）ｒを境にして、燃料のリンチ（磯）側でオン信号
、リーン（４）側でオフ信号をそれぞれ出力し、酸素濃
度（０２）信号は例えば第３図のよりに借られる。オン
信号を（＋）、オフ信号を（ハ）として７ＩＩ］昇する
ことにより、例えば図示の（０〜１）の制御周期におい
てば＼ ５Ｂ＝−ｔ、＋ｔ、、＝１３＋ｔ４（５）によジ得られ
るＳＢの値をもって、その？１７１１碑周期内で空燃比
の実際、［Ａ／Ｆが目標値（Ａ／Ｆ）ｒよシどれだけズ
しているかを推定することができる。
ンザ］５ば、全燃比の目標値（了たは理−空燃比）（Ａ
／Ｆ）ｒを境にして、燃料のリンチ（磯）側でオン信号
、リーン（４）側でオフ信号をそれぞれ出力し、酸素濃
度（０２）信号は例えば第３図のよりに借られる。オン
信号を（＋）、オフ信号を（ハ）として７ＩＩ］昇する
ことにより、例えば図示の（０〜１）の制御周期におい
てば＼ ５Ｂ＝−ｔ、＋ｔ、、＝１３＋ｔ４（５）によジ得られ
るＳＢの値をもって、その？１７１１碑周期内で空燃比
の実際、［Ａ／Ｆが目標値（Ａ／Ｆ）ｒよシどれだけズ
しているかを推定することができる。
第２図に戻り、ステップ２５でズレＳＢの積分量を求め
る。
る。
ＤＵＮ二ＤＵＮ 十ＳＢ （６）ス
テップ２６では、空燃比の基準設定値（Ａ／Ｆ）ａから
の実際値Ａ／Ｆのズレδ（Ａ／Ｆ）、すなわち、δ（Ａ
／Ｆ ） ＝（Ａ／Ｆ ）ａ−Ａ／Ｆ （７）全苫士
其する。ステップ２７では、このδ（Ａ／Ｆ ）と前回
社葬した機関の内部状態変数量ｘ （ｎ−１）（−４：
１（ｔｔ−１） ）および燃料１質Ｍ’ｔｉｔの＋ｉｉ
ｉ ＴＥ率α（７１，−１）とから、現在の内部状ｊ’
２！４に？Ｊ１．危Ｘ（ｎ） （−Ｚｉ（ｎ） ）
を推定する。すなわち、ステップ２８では、内部状態変
数量の推定１直ｘ （ｎ）（＝ｃ、（ｎ）、ｚ・（ｎ）
）とステップ２５ で求めた空燃比のズレＳＢの積分量
ＤＵＮから、燃料噴射量の補正率αをｄ士典する。すな
わち、 ａ −−ｋ、 ＤＵＮ−ｋ２ｘ、 （ｎ）−ｋ３（ｎ）
（９）ステップ２９では、この補正率αを
ステップ２３で求めた基本燃料噴射量Ｔ、に摺け、 Ｔ−＝Ｔ Ｘα （１０）？、
ｐ により、燃料噴射量Ｔを求め、このＴｉＫ、、ｌ：ｆ）
インジェクタ４（第１図）を駆動して、空燃比を目標値
（Ａ／Ｆ ）？、に一致させるようにフィードバック制
御する。
テップ２６では、空燃比の基準設定値（Ａ／Ｆ）ａから
の実際値Ａ／Ｆのズレδ（Ａ／Ｆ）、すなわち、δ（Ａ
／Ｆ ） ＝（Ａ／Ｆ ）ａ−Ａ／Ｆ （７）全苫士
其する。ステップ２７では、このδ（Ａ／Ｆ ）と前回
社葬した機関の内部状態変数量ｘ （ｎ−１）（−４：
１（ｔｔ−１） ）および燃料１質Ｍ’ｔｉｔの＋ｉｉ
ｉ ＴＥ率α（７１，−１）とから、現在の内部状ｊ’
２！４に？Ｊ１．危Ｘ（ｎ） （−Ｚｉ（ｎ） ）
を推定する。すなわち、ステップ２８では、内部状態変
数量の推定１直ｘ （ｎ）（＝ｃ、（ｎ）、ｚ・（ｎ）
）とステップ２５ で求めた空燃比のズレＳＢの積分量
ＤＵＮから、燃料噴射量の補正率αをｄ士典する。すな
わち、 ａ −−ｋ、 ＤＵＮ−ｋ２ｘ、 （ｎ）−ｋ３（ｎ）
（９）ステップ２９では、この補正率αを
ステップ２３で求めた基本燃料噴射量Ｔ、に摺け、 Ｔ−＝Ｔ Ｘα （１０）？、
ｐ により、燃料噴射量Ｔを求め、このＴｉＫ、、ｌ：ｆ）
インジェクタ４（第１図）を駆動して、空燃比を目標値
（Ａ／Ｆ ）？、に一致させるようにフィードバック制
御する。
次に、上述した第２図のステップ２４〜２８について、
より詳細に説明する。
より詳細に説明する。
第４図は上記ステップ２４〜２８を実現する燃料制御装
置の溝底を示す。
置の溝底を示す。
同図において、１６は匍］御対象である内燃機関で、制
御入力は基本燃料１質射量Ｔｐに対する補正率αをと９
、制御出力は岐素績度センサー５の出力値から推定され
る空燃費Ａ／Ｆをとり、補正率αをＷら察することによ
り、空燃比Ａ／Ｆを目標値（Ａ／Ｆ）ｒに合致させるよ
うにフィードバック側倒する。
御入力は基本燃料１質射量Ｔｐに対する補正率αをと９
、制御出力は岐素績度センサー５の出力値から推定され
る空燃費Ａ／Ｆをとり、補正率αをＷら察することによ
り、空燃比Ａ／Ｆを目標値（Ａ／Ｆ）ｒに合致させるよ
うにフィードバック側倒する。
１７は状態観測器（オブザーバ）で、機関１６のダイナ
ミックモデルを記゛億していて、上記２つの制御入出力
情報αとＡ／Ｆから、機関１６の内部状態全代表する状
態変数量ｘ（：ｘｉｏｉ＝１，２・・・ｍＱ例えば２つ
の量：ｃＩ ＋ ”２のベクトル表示）の推計算する。
ミックモデルを記゛億していて、上記２つの制御入出力
情報αとＡ／Ｆから、機関１６の内部状態全代表する状
態変数量ｘ（：ｘｉｏｉ＝１，２・・・ｍＱ例えば２つ
の量：ｃＩ ＋ ”２のベクトル表示）の推計算する。
状態観測器１７は機関をシミュレーションするもので、
ダイナミックな内部状、四ヲ適当な（Ｋ数？）Ｚの状態
変数量Ｘで代表する。この少量１６の内部状態を表わす
状態変数量Ｘとは、具体的には例えば吸気管３内の絶対
圧や吸入負圧、実際に気筒５に吸入された窒気量、燃焼
の動的挙動、っ段間トルク等が挙げられる。これらの値
をセンサにより検出できれば、その検出値により内部状
態を把握し、その検出値を用いれば制御をより侑缶に行
な′）ことができる。しかしながら現時点では、それら
の値を検出できる実用的なセンサにあ葦９存在しない。
ダイナミックな内部状、四ヲ適当な（Ｋ数？）Ｚの状態
変数量Ｘで代表する。この少量１６の内部状態を表わす
状態変数量Ｘとは、具体的には例えば吸気管３内の絶対
圧や吸入負圧、実際に気筒５に吸入された窒気量、燃焼
の動的挙動、っ段間トルク等が挙げられる。これらの値
をセンサにより検出できれば、その検出値により内部状
態を把握し、その検出値を用いれば制御をより侑缶に行
な′）ことができる。しかしながら現時点では、それら
の値を検出できる実用的なセンサにあ葦９存在しない。
そこで機関１６の内部状態を状態変数量Ｘで代表させる
。但しこの犬屈変数前スは実際の内部状、明を衣わす独
々の物理量に対応させる必要はなく、全体として機関１
６ をソミュレーシコンさせるものである。Ｘの次数ｍ
は、ｍが大きい程シミーレーションが精確になるが、反
面計算が複雑になる。そこで、モデルとしては低次元化
近似されたものを使用し、近似誤差葦たは慢関の個体差
による誤差を積分動作で吸収する。この発明におけるｌ
入力１出力の場合にｔ７１、ｍ＝２程度が適当である。
。但しこの犬屈変数前スは実際の内部状、明を衣わす独
々の物理量に対応させる必要はなく、全体として機関１
６ をソミュレーシコンさせるものである。Ｘの次数ｍ
は、ｍが大きい程シミーレーションが精確になるが、反
面計算が複雑になる。そこで、モデルとしては低次元化
近似されたものを使用し、近似誤差葦たは慢関の個体差
による誤差を積分動作で吸収する。この発明におけるｌ
入力１出力の場合にｔ７１、ｍ＝２程度が適当である。
第４図において、１８は積分動作とゲインブロックで、
空燃比の目標値（Ａ／Ｆ）ｒと実際値Ａ／Ｆとのズｌ／
３７３を積分した量、および状態観測器］７で推定さ
れた状態変数量父から、匍ｊ御入力である基本燃料囁射
蓋の補正率αを計算する。なお、状態ｆｄ ｉＭＩＩ
ａ ｌ ７と積分動作とゲインブロック１８とで、コン
トローラを構成する。
空燃比の目標値（Ａ／Ｆ）ｒと実際値Ａ／Ｆとのズｌ／
３７３を積分した量、および状態観測器］７で推定さ
れた状態変数量父から、匍ｊ御入力である基本燃料囁射
蓋の補正率αを計算する。なお、状態ｆｄ ｉＭＩＩ
ａ ｌ ７と積分動作とゲインブロック１８とで、コン
トローラを構成する。
燃料制御装置のその他の構成は、第１図に示す従来装置
と同様でよい。
と同様でよい。
次に、第２図のステップ２４〜２８の手順をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
前述したように、機関１６は補正率αを制御人力とし、
空燃比Ａ／Ｆを制御出力とする１人力１出カシステムで
、この入出力間の回転同期サンプル値系のある基準設定
１直（Ａ／Ｆ）ａ近辺で線形近似された伝達関数Ｔ２
（Ｚ）＝δ（，４／Ｆ）／αが、実験的に求葦る。但し
、２は入出力信号のサンプル値系の２−変候を示し、δ
（Ａ／７）は基準設定値（Ａ／Ｆ）ａからのズレ（前述
の（７）式）を示す。
空燃比Ａ／Ｆを制御出力とする１人力１出カシステムで
、この入出力間の回転同期サンプル値系のある基準設定
１直（Ａ／Ｆ）ａ近辺で線形近似された伝達関数Ｔ２
（Ｚ）＝δ（，４／Ｆ）／αが、実験的に求葦る。但し
、２は入出力信号のサンプル値系の２−変候を示し、δ
（Ａ／７）は基準設定値（Ａ／Ｆ）ａからのズレ（前述
の（７）式）を示す。
この伝達関数Ｔ２ （ｚ）から、次のように状態観測器
エフを構成することができる。
エフを構成することができる。
先ず、Ｔ２（ｚ）から機関１６の動的な挙動を記述する
状態変数モデル ｘ（ｎ）−＝Ａｘ （ｎ−１，） ＋Ｂα（ｎ−１）
（１１）δ（Ａ／Ｆ）（ｎ−１）＝Ｃｘ（ｎ−１
） （１２）を導く。ここでｎは現在の制御周期
、ｎ−１は前回のＨ１１ノ御周期を示し、行列Ａ、Ｊ３
．Ｃは伝達関数Ｔ２（ｚ）の係数から決する定数行列で
ある。
状態変数モデル ｘ（ｎ）−＝Ａｘ （ｎ−１，） ＋Ｂα（ｎ−１）
（１１）δ（Ａ／Ｆ）（ｎ−１）＝Ｃｘ（ｎ−１
） （１２）を導く。ここでｎは現在の制御周期
、ｎ−１は前回のＨ１１ノ御周期を示し、行列Ａ、Ｊ３
．Ｃは伝達関数Ｔ２（ｚ）の係数から決する定数行列で
ある。
ここで、次のようなアルゴリズムを待つ状態観測器１７
を構成する。
を構成する。
ＸＯυ−（Ａ−ＧＣ）ｘ（ｎ−１）＋Ｈａ（７Ｚ−］、
） 十Ｇδ（Ａ／ＦＸｎ−１）（１３）ここに、Ｇは任
意に与えられる行列で、Ｘ（りは機関１６の内部状態変
数量Ｘ（・）の推定値である。
） 十Ｇδ（Ａ／ＦＸｎ−１）（１３）ここに、Ｇは任
意に与えられる行列で、Ｘ（りは機関１６の内部状態変
数量Ｘ（・）の推定値である。
（１１）（１２）（１３）式より変形すると、）
吉なり、行列（Ａ−（ｊＣ）の固有値が単位円内にある
ようにＧを選べば、 ？Ｚ→大で ｘ （ｔＬ）−＋ ｘ ｋ）
（１５）となり、状態変数量ｘ （ｎ）を人力α
と出力δ（Ａ／Ｆ ）から推定することができる。−ｆ
、ｆ？Ｌ、行列Ｇを適当に選び、行列（Ａ−ＧＣ）の固
有値を全て零にすることも可能で、この時状、暢銭測器
１７は有限整定状、可湿ｉ１Ｊ器と１６゜ このよ′）にして推定された状態変数量Ｘと、目標空燃
比ＣＡ／１；’）？、とｒ投素謎度センサー５の出力信
号から推定される実際の空燃比Ａ／ＦとのズレＳＨの情
報を用いて、制碩］入力でるる燃料補正率の基準設定値
からの線形近似が成シ立っ範囲内での増量分αを決定し
、空燃比Ａ／Ｆの破過レギュレー４割婢を行なう。レギ
ーレータ制御とは、全燃比Ａ／Ｆを一定値である目標空
燃比（Ａ／Ｆ ）ｒに合致するよりに制御する定値制御
を意味する。
ようにＧを選べば、 ？Ｚ→大で ｘ （ｔＬ）−＋ ｘ ｋ）
（１５）となり、状態変数量ｘ （ｎ）を人力α
と出力δ（Ａ／Ｆ ）から推定することができる。−ｆ
、ｆ？Ｌ、行列Ｇを適当に選び、行列（Ａ−ＧＣ）の固
有値を全て零にすることも可能で、この時状、暢銭測器
１７は有限整定状、可湿ｉ１Ｊ器と１６゜ このよ′）にして推定された状態変数量Ｘと、目標空燃
比ＣＡ／１；’）？、とｒ投素謎度センサー５の出力信
号から推定される実際の空燃比Ａ／ＦとのズレＳＨの情
報を用いて、制碩］入力でるる燃料補正率の基準設定値
からの線形近似が成シ立っ範囲内での増量分αを決定し
、空燃比Ａ／Ｆの破過レギュレー４割婢を行なう。レギ
ーレータ制御とは、全燃比Ａ／Ｆを一定値である目標空
燃比（Ａ／Ｆ ）ｒに合致するよりに制御する定値制御
を意味する。
なお、この発明では前述したように、実１験的に求めた
モデルが低次元化された近似モデルであるため、その近
似誤差を吸収するための積分（１）動作を付加している
が、ここでは積分動作を含めての最適レギュレータ制御
を行１９゜ この発明の制御対象である機関１６は、前述したように
１人力１出カシステムであり、これ全最適にレギーレー
タ制御するものであるが、一般的な多変数ンステムα顎
適レギュレータ１ｔｉｌＪ ’Ｕｌアルゴリズムは、例
えば古ＦＢＩｔＩ久者「線形システム制御理論Ｊ（昭５
１年、昭晃堂）その他に説明されているので、ここでは
詳細な説明は省略する。結采のみを記述するト、多変数
制御久カベクトルをＵ（す、多変数匍」御出カベクトル
をｙ（つとした時、δｕ（ｎ）−ｕ（ｎ）−ｕ（ｎ−１
） （１６）δｙ（ｎ）＝ｙ（ｎ）−
ｙ（ｎ−１） （１７）とし、評価関
数Ｊ全、 とする。ここで、Ｑ、ｆＬＦＸ、重みバラメーメ行列、
ｔは転置を示す。ｋｑ制御開始時点全Ｏとするサンプル
回数で、Ｑ、Ｒを対角行列とすると、（１８）式の右辺
第１項は（１７）式の２乗、第２項は（１６）式の２乗
をそれぞれ表わす。また、（１８）式の第２項ｋ （１
６）式のよ′）Ｚ ｆｌｌＪ御人力の差分の２次形式と
しているが、これは第４図に示すように、積分動作を付
刀口したためである。
モデルが低次元化された近似モデルであるため、その近
似誤差を吸収するための積分（１）動作を付加している
が、ここでは積分動作を含めての最適レギュレータ制御
を行１９゜ この発明の制御対象である機関１６は、前述したように
１人力１出カシステムであり、これ全最適にレギーレー
タ制御するものであるが、一般的な多変数ンステムα顎
適レギュレータ１ｔｉｌＪ ’Ｕｌアルゴリズムは、例
えば古ＦＢＩｔＩ久者「線形システム制御理論Ｊ（昭５
１年、昭晃堂）その他に説明されているので、ここでは
詳細な説明は省略する。結采のみを記述するト、多変数
制御久カベクトルをＵ（す、多変数匍」御出カベクトル
をｙ（つとした時、δｕ（ｎ）−ｕ（ｎ）−ｕ（ｎ−１
） （１６）δｙ（ｎ）＝ｙ（ｎ）−
ｙ（ｎ−１） （１７）とし、評価関
数Ｊ全、 とする。ここで、Ｑ、ｆＬＦＸ、重みバラメーメ行列、
ｔは転置を示す。ｋｑ制御開始時点全Ｏとするサンプル
回数で、Ｑ、Ｒを対角行列とすると、（１８）式の右辺
第１項は（１７）式の２乗、第２項は（１６）式の２乗
をそれぞれ表わす。また、（１８）式の第２項ｋ （１
６）式のよ′）Ｚ ｆｌｌＪ御人力の差分の２次形式と
しているが、これは第４図に示すように、積分動作を付
刀口したためである。
（１８）式の評１ｉｆｌｉ関数Ｊを最小とする最適制御
人（１９） となる。但し、（Ｉ９）式中、 であフ、Ｐは、 のりカッティ（Ｒｉｃｃａｔｉ ） 方程式の解であ
る。また、（１９）式で、 −ｔ −−１，−ｔ− に＝−（Ｈ＋ＢＰＢ）ＢＰＡ （２３）と１
１ぐと、Ｋは最適ゲイン行列である。
人（１９） となる。但し、（Ｉ９）式中、 であフ、Ｐは、 のりカッティ（Ｒｉｃｃａｔｉ ） 方程式の解であ
る。また、（１９）式で、 −ｔ −−１，−ｔ− に＝−（Ｈ＋ＢＰＢ）ＢＰＡ （２３）と１
１ぐと、Ｋは最適ゲイン行列である。
（１８）式の評価関数Ｊの意味は、制御人力Ｕ（りの動
き全制約しつつ、制御出力ｙ（・）である空燃比Ａ／Ｆ
の目標値（Ａ／Ｆ）ｒカ）らのズレＳＢを最小にしより
と意図したもので、その８７１ｊ約の重み付けは重みパ
ラメータ行列Ｑ、Ｒ’ｒ変えることができる。従って、
適当なＱとＲを選択し、全燃比制御時の機関１６のダイ
ナミックモデル（状態変数モデル）を用い、（２２）式
を解いたＰを用いて計算した（２３）式の最適ゲイン行
列Ｋをマイクロコンピュータに記憶し、空燃比の目標値
（Ａ／Ｆ）ｒと実際値（Ａ／Ｆ ）のズレＳＢの積分値
、および推定された状態変数ｆ ｘ （ｎ）から、（１
９）式によって最適制御入力値♂（ｎ）を簡単に決定す
ることができる。
き全制約しつつ、制御出力ｙ（・）である空燃比Ａ／Ｆ
の目標値（Ａ／Ｆ）ｒカ）らのズレＳＢを最小にしより
と意図したもので、その８７１ｊ約の重み付けは重みパ
ラメータ行列Ｑ、Ｒ’ｒ変えることができる。従って、
適当なＱとＲを選択し、全燃比制御時の機関１６のダイ
ナミックモデル（状態変数モデル）を用い、（２２）式
を解いたＰを用いて計算した（２３）式の最適ゲイン行
列Ｋをマイクロコンピュータに記憶し、空燃比の目標値
（Ａ／Ｆ）ｒと実際値（Ａ／Ｆ ）のズレＳＢの積分値
、および推定された状態変数ｆ ｘ （ｎ）から、（１
９）式によって最適制御入力値♂（ｎ）を簡単に決定す
ることができる。
１だ前述したよりに、機関１６のダイナミックな状態変
数の推定値Ｘ（→を求めるには、行列Ａ、１３ 。
数の推定値Ｘ（→を求めるには、行列Ａ、１３ 。
Ｃ，Ｇの匝ヲマイクロコンビーータに記憶しておき、（
１，３）式によシ計算すればよい０なお、第２図のステ
ップ２７は、 として、有限整定状、明観測器を構成した例である。
１，３）式によシ計算すればよい０なお、第２図のステ
ップ２７は、 として、有限整定状、明観測器を構成した例である。
第５図（４）〜に）は、絞り弁開度が急変した場合の種
々の値の実験精米を示す。第５図（４）に示すように、
絞り弁開度が時刻ｔ１〜ｔ２ 間に急激に犬きくなっ
た時、第５図（５）に示すよつに、絞り弁９の上流側の
吸入窒気通路１０ に配置された窒気流量計１１ に
よシ測定される吸入壁気量Ｑａの波形が得られる。従来
の燃料制御方法では、この測定値Ｑａを基にして、燃料
噴射量Ｔ、を決定していた。第５図０は、この発明の燃
料制御方法によシ、測距値Ｑヶと気筒内吸入窒気童間の
グイナミクスを考圧し、第５図■の測定値Ｑａから計算
した気筒内吸入窒気重の推定値Ｑ、を示す。この発明の
方法では、この推定値Ｑ を基にして基本燃料噴射蓋Ｔ
アを求めると共に、機関の内部状態を宍わすダイナミッ
クモデルを記憶した状態観測器１７を用いて、空燃比Ａ
／Ｆを最適レギュレータ制御するように燃料補正率αを
決定し、上記Ｔ、ｐとこのαから燃料噴射量Ｔ、を決定
している。
々の値の実験精米を示す。第５図（４）に示すように、
絞り弁開度が時刻ｔ１〜ｔ２ 間に急激に犬きくなっ
た時、第５図（５）に示すよつに、絞り弁９の上流側の
吸入窒気通路１０ に配置された窒気流量計１１ に
よシ測定される吸入壁気量Ｑａの波形が得られる。従来
の燃料制御方法では、この測定値Ｑａを基にして、燃料
噴射量Ｔ、を決定していた。第５図０は、この発明の燃
料制御方法によシ、測距値Ｑヶと気筒内吸入窒気童間の
グイナミクスを考圧し、第５図■の測定値Ｑａから計算
した気筒内吸入窒気重の推定値Ｑ、を示す。この発明の
方法では、この推定値Ｑ を基にして基本燃料噴射蓋Ｔ
アを求めると共に、機関の内部状態を宍わすダイナミッ
クモデルを記憶した状態観測器１７を用いて、空燃比Ａ
／Ｆを最適レギュレータ制御するように燃料補正率αを
決定し、上記Ｔ、ｐとこのαから燃料噴射量Ｔ、を決定
している。
第５図（ハ）は従来方法による全燃比Ａ／Ｆ、第５図（
ハ）はこの発明の方法による空燃比Ａ／Ｆをそれぞれ示
すが、従来方法の方が目標空燃比ＣＡ／Ｆ）ｒからのズ
レが大きく、この発明の方法の方がズレが小さく、かつ
整定時間も短かいことがわかる。
ハ）はこの発明の方法による空燃比Ａ／Ｆをそれぞれ示
すが、従来方法の方が目標空燃比ＣＡ／Ｆ）ｒからのズ
レが大きく、この発明の方法の方がズレが小さく、かつ
整定時間も短かいことがわかる。
第５図ωは従来方法による有害９「気成分の一つである
一酸化炭素ＣＯ１第５図（へ）はこの発明の方法のＣＯ
をそれぞれ示す。両図から、この発明の方法の方が変動
が小さく、燃焼状態が安定しておシ、従ってエミッショ
ン、運転性、燃費が改善されていることがわかる。
一酸化炭素ＣＯ１第５図（へ）はこの発明の方法のＣＯ
をそれぞれ示す。両図から、この発明の方法の方が変動
が小さく、燃焼状態が安定しておシ、従ってエミッショ
ン、運転性、燃費が改善されていることがわかる。
（発明の効果）
以上説明したように、この発明の内燃機関の燃料制御方
法によれば、空気流量計自体と吸気管のダイナミクスを
考慮し、空気流量計による吸入空気量の測定値力・ら気
筒内吸入窒気量の推定値金求め、この推定値音用いて基
本燃料噴射量を決定すると共に、燃料噴射から空燃比検
出１での機関のグイナミクス全考、慝し、空燃比を最適
レギーレータ制御するように燃料補正率を決足し、前記
基本燃料噴射量とその補正率を用いて燃料噴射量を決定
するようにしたので、絞す弁開度が急変した過渡時にお
いて、空燃比の目標空燃比からのズレを小さく、かつ贋
足時間を短かくでき、従って、エミッション、運転性、
燃費を改善できるという効果が得られる。
法によれば、空気流量計自体と吸気管のダイナミクスを
考慮し、空気流量計による吸入空気量の測定値力・ら気
筒内吸入窒気量の推定値金求め、この推定値音用いて基
本燃料噴射量を決定すると共に、燃料噴射から空燃比検
出１での機関のグイナミクス全考、慝し、空燃比を最適
レギーレータ制御するように燃料補正率を決足し、前記
基本燃料噴射量とその補正率を用いて燃料噴射量を決定
するようにしたので、絞す弁開度が急変した過渡時にお
いて、空燃比の目標空燃比からのズレを小さく、かつ贋
足時間を短かくでき、従って、エミッション、運転性、
燃費を改善できるという効果が得られる。
第１図は従来の内燃機関の燃料制御方法の一例を実現す
る燃料制御装置の構成図、第２図はこの発明の内燃機関
の燃料側側１７５法の実施例の手ｊ胆を示すフローチャ
ート、第３図は酸累殻度センサの出力波形図、第４図は
この発明の方法全実現する燃料制御装置の要部のブロッ
ク図、第５図（４）〜（Ｇはｌｒｙ、す弁開度が盾、変
した過渡時の神々の値の実験結果を示す図である。 ３・・吸気看、 ４・・・インジェクタ、５
・・・気筒、 ９・・絞り弁、１０ ・
・吸入空気通路、 月 ・・・空気流量計、１３ ・
・・クランク角センサ、１５ ・・・酸累礎度センサ、
１６ ・・内燃機関、 １７ ・・・状１蝦傭
６４１１器、１８ ・・・積分動作とゲインブロック、
Ｑａ・・吸入空気量の測定値、 Ｑ、 ・気商内吸入窒気量の推定値、 Ａ／Ｆ−実際の空燃比、（Ａ／Ｆ）ｒ・・・目標空燃比
、＃””ｉ炭関回転速度、 α・・・燃料補正率・
Ｔ、・・・基本燃料噴射量、Ｔ、・・・燃料噴射量、Ｘ
（−ｘ、）・・状態変数量、Ｘ（−町）・・・Ｘの推定
値。 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恕 −
る燃料制御装置の構成図、第２図はこの発明の内燃機関
の燃料側側１７５法の実施例の手ｊ胆を示すフローチャ
ート、第３図は酸累殻度センサの出力波形図、第４図は
この発明の方法全実現する燃料制御装置の要部のブロッ
ク図、第５図（４）〜（Ｇはｌｒｙ、す弁開度が盾、変
した過渡時の神々の値の実験結果を示す図である。 ３・・吸気看、 ４・・・インジェクタ、５
・・・気筒、 ９・・絞り弁、１０ ・
・吸入空気通路、 月 ・・・空気流量計、１３ ・
・・クランク角センサ、１５ ・・・酸累礎度センサ、
１６ ・・内燃機関、 １７ ・・・状１蝦傭
６４１１器、１８ ・・・積分動作とゲインブロック、
Ｑａ・・吸入空気量の測定値、 Ｑ、 ・気商内吸入窒気量の推定値、 Ａ／Ｆ−実際の空燃比、（Ａ／Ｆ）ｒ・・・目標空燃比
、＃””ｉ炭関回転速度、 α・・・燃料補正率・
Ｔ、・・・基本燃料噴射量、Ｔ、・・・燃料噴射量、Ｘ
（−ｘ、）・・状態変数量、Ｘ（−町）・・・Ｘの推定
値。 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 山 本 恕 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 内燃機関の収り弁の上流側の吸入空気通路に配置された
空気流量計による吸入空気量の測定１直Ｑａと気筒内の
吸入空気量との間のダイナミクス全コントローラにｄ己
（意し、該ダイナミックを基にｍ］記吸入空気量の測定
１ｉｉ！Ｑａから気商内吸入窒気量の推定値Ｑ を求め
、該推定値Ｑ、と機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射量
Ｔ、ｐを決定し、仄いで、前記内燃（汐１関の空燃比の
目標１良（Ａ／Ｆ）ｒと実隙１直Ａ／ＦのズレＳＢの積
分値と、コントローラに記“億された前記内燃）裂開の
ダイナミックモデルに基づいて推定された該内燃イ裂開
のダイナミックな内部状態全代、衣する適当な次数η７
の状態変数型Ｘ。 （ｉ＝１．２・・・ｍ）とから、前記基本燃料噴射量Ｔ
ｐの補正率αを決定し、該補正率αと前記基本燃料１員
射量Ｔ、とから燃料噴射量Ｔｉを決定する内燃機関の燃
料制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7006683A JPS59196930A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 内燃機関の燃料制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7006683A JPS59196930A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 内燃機関の燃料制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196930A true JPS59196930A (ja) | 1984-11-08 |
Family
ID=13420786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7006683A Pending JPS59196930A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 内燃機関の燃料制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196930A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62247149A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の燃料制御装置 |
| JPS6463635A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Toyota Motor Corp | Fuel injection quantity control device for internal combustion engine |
| JPS6463634A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Toyota Motor Corp | Fuel injection quantity control device for internal combustion engine |
| US4904495A (en) * | 1988-09-09 | 1990-02-27 | Nabisco Brands, Inc. | Chewy dog snacks |
| US4987888A (en) * | 1987-04-08 | 1991-01-29 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling fuel supply to engine by prediction calculation |
| US5035225A (en) * | 1989-09-04 | 1991-07-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control apparatus of internal combustion engine |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP7006683A patent/JPS59196930A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62247149A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の燃料制御装置 |
| US4987888A (en) * | 1987-04-08 | 1991-01-29 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling fuel supply to engine by prediction calculation |
| JPS6463635A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Toyota Motor Corp | Fuel injection quantity control device for internal combustion engine |
| JPS6463634A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-09 | Toyota Motor Corp | Fuel injection quantity control device for internal combustion engine |
| US4904495A (en) * | 1988-09-09 | 1990-02-27 | Nabisco Brands, Inc. | Chewy dog snacks |
| US5035225A (en) * | 1989-09-04 | 1991-07-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control apparatus of internal combustion engine |
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