JPS60162027A - エンジンの燃料制御装置 - 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】 （技術分野） この発明は、エンジンの燃料制御装置に関し、特に過渡
運転時に好適な制御を実現する適応形制御装置に関する
。

（背景技術） 従来のエンジンの燃料制御装置としては、例えば第１図
に示すごときものがある（特開昭５７−ｉ８５５０１号
等）。

第１図において、ｌはエアクリーナ、２は吸気管、３は
スロットル弁、４は吸気管２を通過する空気量に対応し
た空気量信号Ｓ１を出力するエアフローメータ、５は後
述の燃料噴射量信号Ｓ５に応じた量の燃料を噴射する燃
料噴射弁、６はシリンダ、７はクランク軸の回転に同期
した回転信号Ｓ２を出力する回転センサ、８は排気管、
９は排気ガス中の酸素濃度に応じた排気信号Ｓ３を出力
する排気センサ、１０はエンジンの冷却水温度に対応し
た温度信号Ｓ４を出力する温度センサ、１１は吸気管負
圧から一定値の負圧をつくる定圧弁、１２及び１３はそ
れぞれ制御用の電磁弁、１４は電磁弁１２によって制御
されるＥＧＲ（排気還流量）制御弁、１５は電磁弁１３
によって制御され、側路１６を通る空気量を調整するこ
とによってアイドル回転速度を制御する吸気量制御弁で
ある。

また１７は演算装置であり、例えばＭ　Ｐ　Ｕ　１８、
入出力装置（入出力インタフェース、ＡＩＤ変換器、出
力回路等）、ＲＡＭ２０、ＲＯＭ２１等からなるマイク
ロコンピュータで構成されている。

演算装置１７は、前記の空気量信号Ｓ＋　、回転信号Ｓ
２　、排気信号Ｓ３　、温度信号Ｓ４及びその他の図示
しないエンジンの運転状態（スロットル弁開度等）を示
す信号を入力し、予じめ定められたアルゴリズム（制御
の処理手順）に従って演算を行ない、燃料噴射量信号Ｓ
５．ＥＧＲ制御信号Ｓ６、アイドル制御信号Ｓ７を出力
する。

上記の燃料噴射量信号Ｓ５によって燃料噴射弁５を制御
し、またＥＧＲ制御信号Ｓ６、アイドル制御信号によっ
て電磁弁１２　、１３をそれぞれ制御し、それによって
ＥＧＲ制御弁１４と吸気量制御弁の開度を調節すること
により、燃料噴射量、アイドル回転速度及びＥＧＲ量を
、運転状態に適した値に制御することができる。

次に上記エンジンの電子制御のうち燃料制御について説
明する。燃料噴射量Ｔは、エアフローメータ４で計測し
た空気量信号Ｓ１によって得られる吸入空気量をＱ、回
転信号Ｓ２から得られる回転数をＮとすると、 Ｔ＝に−（Ｋは係数）　−−−−−（＋）によって算出
される。なお、（１）式の分母Ｎは燃料が回転周期噴射
（１回転につき１回噴射）によるものである。燃料噴射
量は主として吸入空気量に応じて設定され、それにエン
ジン冷却水温や排気ガス成分濃度等による補正を付加し
たものが実際の燃料噴射量となる。

しかしながら、このような従来の燃料制御装置にあって
は、空気の計量は実際にシリンダに吸入される空気量を
計量して行なうものでなく、スロットル付近を通過する
空気量を測定して行なうものであり、また計量された空
気量に見合う燃料量の供給も直接シリンダに噴射するの
ではなく、スロットルボディや吸気ポートに噴射して行
なうごとき構成となっていたため、エンジンの定常運転
状態では正確な制御が可能であるが、過度運転時にはシ
リンダが吸入する空気と燃料の空燃比が所定値からずれ
、排気、運転性等に悪影響を及ぼすという問題点があっ
た。即ち、計量された空気量とシリンダが吸入する空気
量の間のグイナミクスと、噴射された燃料量とシリンダ
が吸入する燃料量の間のグイナミクスの違いが原因で上
記のような空燃比のずれが生じていた。

（発明の課題） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、空気系（燃料系）すなわち計量された空気量
（燃料量）からシリンダが吸入する空気量（燃料量）へ
のグイナミクスモデルを規範モデルとし、シリンダに吸
入される燃料量（空気量）が規範モデルの出力、すなわ
ちシリンダが吸入する空気量（燃料量）に一致するよう
に適応制御することにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。

（発明の構成及び作用） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す図である。まず構
成を説明すると、６はシリンダ、１７は演算装置、Ｇ、
（ｚ）、Ｇ２（Ｚ）は伝達特性、Ｓ　Ｉ　Ｉｆ空気量信
号、Ｓ３は排気信号、Ｓ５は燃料噴射量信号、ｙｌは伝
達特性Ｇ　Ｉ（ｚ）の出力、ｙ２は伝達特性Ｇ　２（ｚ
）の出力である。

次に作用について説明する。エアフローメータ（図示せ
ず）で計測した空気量信号Ｓ１と実際にシリンダ６に吸
入される空気量ｙＩとの間にはある伝達特性ＧＩ（ｚ）
が存在する。一方、演算装置１７によって演算された燃
料噴射量信号に８５に応じた量だけ噴射された燃料は別
の伝達特性Ｇ２（Ｚ）を経てシリンダ６に吸入される。

シリンダ６で燃料した排気ガスは排気管に取付けられた
酸素センサ（図示せず）によって空燃比が検出され、排
気信号Ｓ３として演算装置１７にフィードバックされる
。演算装置１７は、以下に詳述する適応アルゴリズムに
従って、　Ｇ２（ｚ）の出力ｙ２がＧ　Ｉ（２）の出力
ｙｌに一致するように燃料噴射信号Ｓ５を演算する。こ
のようにして適応制御が行なわれる。

次に適応アルゴリズムについて説明する。伝達特性Ｇ　
１　（ｚ）はむだ時間りを含む系として、とし、これを
規範モデルとする。この関係は別の書き方をすれば次式
のように表わされる。

ｙＩ（ｋ）＝−α１Ｖ　＋（ｋ−１）−α２　ｙＩ（ｋ
−２）　−−−−−−ａｎ　Ｖ　＋（ｋ−ｎ）＋β、Ｓ
、（ｋ−１−ｈ）　＋・−−−−＋βｙ（Ｓｌ（ｋ−ｍ
−ｈ）　−−（３）次に伝達特性Ｇ２（ｚ）を次のよう
におく。

この関係は別の書き方をすれば次式のように表わされる
。

ｙｌ（ｋ）＝　−Ｃ＋　Ｖ２（ｋ−１）−−−一〇ｎ　
ｙｌ（ｋ−ｎ）＋ｄ　＋Ｓｓ　＜ｋ−１−ｈ）＋・−・
−−−−−−−・−・−＋６ｍ　Ｓ、（ｋ−＋５−ｈ）
　・・・・・・　（５）漸化式（５）をａｉ、ｂｉなる
係数を用いてｙｌ（ｋ＋ｈ＋ｌ）を（’！　２（ｋ）　
、　Ｖ　２（ｋ−１）−−−）及び（Ｓ５（ｋ）。

Ｓ、（ｋ−１）　−−−１を用いて表わす様に書き直す
と次のようになる。

Ｙ　２（ｋ＋ｈ＋１）＝　−ａｌ　ｙｌ（ｋ）−”−−
−−−−−−ａｎ　ｙｌ（ｋ−ｎ＋１）”ｔｌ＋５ｓ（
ｋ）”−−−−−〜＋ｂｍヤ’ｐ＊　Ｓ５（ｋ−ｍ−ｈ
＋１）・・・・・・（８） ここでＧ　（ｚ）のパラメータＣｉ及びｄｉすなわちａ
ｉ及びｂｉは、燃料系の動特性Ｇｚ（ｚ）が大気温度、
燃料温度、エンジン冷却水温度等により変化するため未
知である。

次にａｌ、ｂｉの可調整パラメータをそれぞれτｉ　（
ｋ）　、”ｂ　Ｌ　（ｋ）とする。パラメータを変数に
の関数としたのは適応動作によりａｉ、ｂｉの値が刻々
変化するためである。ここで１ 、ｂｍ八（ｋ）］”　（Ｔは転置の意味）・・・（７）
ω（ｋ）＝［ｙｌ　（ｋ）＋−−−−−＋Ｖ２（ｋ−ｎ
＋１）、Ｓ＋、（ｋ）。

−−−−−Ｓｔ（ｋ−ｍ−ｈ＋１）］”　−（８）とお
く。５ｒ（ｋ）は次式により定義される。

−Ｅ７（ｋ）　Ｓｓ（ｋ−１）−−−−−−−−Ｎｍ＋
ｋ（ｋ）Ｓ、、（ｋ−ｍ−ｈ＋１）＋ｙ１（ｋ＋ｈ＋１
）１　・・・・・・（８）（７）　（８）　（９）式に
より、 ｙｌ（ｋ＋ｈ＋１）＝ψＴ（ｋ）　・ω（ｋ）・・・・
・・　（１０）となる。

次に適応誤差をｅａ　（ｋ）＝ｙｚ　（ｋ）−ｙ　Ｉ　
（ｋ）とすると、 −ｅ　ａ（ｋ）＝［ψ（ｋ）−ψ　］”　・ω（ｋ−ｈ
−１）　−（１１）となる。なお、ψ（ｋ）はψ（ｋ）
が収束すべき真のパラメータである。以上より、適応ア
ルゴリズムは、 で与えられる。ここでａは（１２）式の分母が零になら
ないために与えられた定数であり、あまり大きくない方
が望ましい。

こうして刻々改定されていくパラメータψ（ｋ）を用い
て（８）式により燃料噴射信号Ｓ５を計算する。

なお、適応誤差ｅａ（ｋ）は、実際には空燃比入＝ｙ＋
／ｙ２として検出されるので差に直すために若干の計算
が必要となるが、ｙＩは計算可能な以上の伝達関数、適
応アルゴリズムをプログラムで実現することにより制御
が行なわれる。

以上説明したように１本実施例ではエンジンが吸入する
空気量のグイナミクスを規範モデルとして燃料量を前記
規範モデルに追従するようにしたので、定常運転時はも
ちろん、とりわけ過渡運転時において、環境の変化、部
品のバラツキ、経時変化等によらず好適な燃料制御がで
きる。

更に、この発明によれば、エンジンが吸入する燃料量の
ダイナミクスを規範モデルとして空気量を前記規範モデ
ルに追従させるようにし、前述と同様な手順で制御を行
なうことができる。この場合、燃料優先形の燃料制御系
において前述の実施例と同様な効果を得ることができる
。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を、エンジンが吸入する空気量と燃料量のタイナミクス
のうちの一方を規範モデルとして他方を前記規範モデル
に追従するように制御するように構成したため、特に過
渡運転時において環境の変化、部品のバラツキ、経時変
化によらず好適な燃料制御が達成できるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエンジンの燃料制御装置の−例を示す図
、第２図はこの発明の一実施例を示すシステム図である
。 ６−−−シリンダ、 １７−−−演算装置、 Ｇ＋（２）、Ｇ　２　（Ｚ）−−−一伝達特性、Ｓ＋−
ｍ＝空気量信号、 Ｓ−一一一燃料噴射信号、 ｙｔ、Ｖ２−−一出力。 特許出願人 日産自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　山本恵−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンに供給する空気量と燃料量のうちのいずれか一
   方を計量し、その計量結果に基づいて他方を制御するエ
   ンジンの燃料制御装置であって、前記計量結果から実際
   にシリンダに吸入される量に至る伝達関数をＧｌ（Ｚ）
   、前記制御された量から実際にシリンダに吸入される量
   に至る伝達関数をＧ２（Ｚ）としたとき、Ｇｌ（Ｚ）を
   規範モデルとしてＧ２（Ｚ）の出力がＧｌ（２）の出力
   に一致するように制御することを特徴とするエンジンの
   燃料制御装置。