JPS6036748A - エンジンの燃料制御方式 - 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】 〔発明の利用弁ツｒ〕 本発明はエンジンの燃料制御方式に関し、特に空燃比の
制御に好適なエンジンの燃料制御方式に関する。

〔発明の背景〕

従来の燃料噴射制御は、エンジンに吸入される空気ど燃
料との比（以下、空燃比と呼ぶ）を検出する空燃比セン
サの情報をフィードバックし、この情報とエアーフロー
メータ、または、エンジンの空気吸入負圧、エンジン回
転数から得たエンジン周りの空気量とを１ｉＬに、燃料
噴射量を決定する方式を用いていた（電学会雑誌■Ｏ■
、　１０１ＮＯ＋２ｒエンジン制御」、またけ４１測自
動制御会！！１　ｉ、ｉ；　Ｖ　ＯＴ−２１Ｎ　Ｏ７ｒ
最近ノエレ’／ｌ−０ニクス力−Ｊ）。

−に記制御においては、エンジンにゆ気と燃料を吸入す
る吸気管に粒子状に噴射された燃料が付着して液膜とな
り、または、その液膜が蒸発（気Ｃヒ）するので実際に
エンジン内に吸入される燃料の量が変化し、目標とする
空燃比が達成できなくなるという問題があった６ また、排気管内での排ガスの流動遅れのため空燃比セン
サで得た情報に遅れがあり、さらに、吸入管内の燃料の
動特性は、大気圧やエンジン温度の影響で変化するので
、これらを考慮した制御方式が必要となる１゜ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、を記のような従来技術の欠点を解消し
、燃料系の動特性の変化、および排気管内の１５１°気
ガスの流動遅れに対応して、エンジンに吸入さ（しる空
燃比’ＲＩＩ　＋７ｑ　１１１’しこすることの可能な
工〉・ジンの燃料制御ｈ一式己１７５供することにある
。

〔発明の４１に要〕 ト記目的を達成するため、本発明は、エンジン内に吸入
されろ空−（ど燃↑１どの比（以下、空燃比と呼ぶ）在
検出する゛〈す燃比センサの情報をフィートバンクし、
該情÷１シどエアーフローメータ、ｌ’Ｍ　入負圧検出
器、エンジン回転数測定器等から得たエンジン周りの空
気Ｉ１１どを法に、前記空燃比が目標値となるよう電子
ａ１算機によりエンジンの燃料噴射量を制御するエンジ
ン制御装置において、前記電子ｎ１算機に入力される前
記燃料噴射量と前記エンジン回転数、空燃比、エンジン
の吸入空気量などの信号とを用いて大気圧、エンジン温
度等の環境の変化による燃ｆ１系の動’ｌ−−性の変化
を同定するエンジン燃料特性同定部と、■１°ガス流動
遅れによる前記空燃比センサの観４１１１遅れに対し、
前記エンジン燃料特性同定部Ｊ：すｔｌｔたパラメータ
を用いてＴｈｆ記エフェンジン入燃料を推定し、前記吸
入空気量どの比が１］標とする空燃比となるよう前記燃
料３− 噴射量を制御する燃料噴射制御部とを前記電子計算機に
設けたことを特徴とする。

「発明の実施例〕 以下４本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例によるエンジンの燃料制御
装置の構成を示すブロック図である。

クランク角センサ４により検出されたエンジン１の回転
数、エアーフローメータ６、空燃比センサ（０２センサ
）７のそれぞれのデータＮ、Ｇａ。

ＡＦはコンピュータ３に入力される。コンビコータ３は
、エンジン１に吸入される吸入燃料Ｇ　ｆ　ｅ（１工）
と吸入空気量Ｇ　ａ　ｅ　（ｋ）の比が目標空燃比ＡＦ
（ｋ）となるように、前記データを基に燃料噴射量を決
め、燃料噴射量Ｗ５の開閉時間を演算し指令する。

しかし、ここで問題となるのは、空気と燃料が吸気管２
によりエンジン１内に送り込まれる過程で吸気管２に粒
子状の燃料が付着して液膜を形成し、この液膜が蒸発し
てしまうので、実際にエン５− 一４＝ ジン１内に送り込まＪしる燃料の量が目標量と異ってし
まう点である。

この問題を解決するためには、その特性を知る必要があ
る１、制御の対象となるエンジン周りの空気系、燃料系
、および１１１気管の排ガス流動遅れは次のように表現
できる。

空気系： （ＩＩ） （’；ａ　＝　ａ、・ｒ”Ｎ＋ａ、Ｖ　−（１、］　）
ｔ Ｑａｅ：＝　ａ、　・ｒ”Ｎ　（］　、　２）燃料系： 排ガス流動遅れ Ｌ　（Ｇ　ａｅ／　Ｃ：　ｆ’ｅ）　＝　ｅ−”Ｓ（３
）ここで、Ｇａ：空気量、Ｐ：吸入負圧、Ｎ：エンジン
の回転数、■＝吸気管容積、ａ、、ａ２　：エンジンの
種類によって決まる定数、Ｇａｅ：吸入空気社、Ｇｆ：
燃料噴射屡、Ｇ　ｆ　ｅ　：吸入燃料の量、Ｍｆ：液膜
景、Ｘ：液膜率、τ：蒸発時定数、Ｔ：排ガス流動の時
間遅、ｈｌ、である。

　Ｇ　− 空気系では、吸入負圧センサがなく吸入空気量を検出で
きない場合、次のようにして吸入空気量を１１１定する
。

（ｌ　Ｉ’１式を離散式で書けば次式になる。離散時間
とするために、ここではサンプリング周期を燃料噴射間
隔とする。つまり、サンプリング周期＝Δ１（ｋ）とす
る。

ここで、Ｐ（ｏ）＝Ｐｏ、ＰＯ：１気圧とする。

△　△ Ｇａｅ（ｋ）　＝　ａ、Ｐ（ｋ）Ｎ（ｋ）　（４，２）
として得られる。この演算は、第２図に示した吸入空気
量推定部３２により行われる。吸入負圧が検出できると
きは式（４，２）よりｅａｅ（ｋ）を得る。

目標の空燃比ＡＦ　（ｋ）と式（４，２）より目標とす
る吸入燃料が次のように得られる。

ここで、Ｇｒｆｒ、（Ｉｔ）は、Ｌ時刻における吸入撚
イ″゛１の目標（ＩＣ１である。この［１漂吸入燃料を
達成するように燃石噴４４　吐Ｇ　ｒ　（ｋ　）　’、
７決定しなければならない。

燃料噴射系の動特性（３式（２，］）、（２，２”１の
ように示されるが、液＋１；ｊ　＋、ｉ、（Ｘが大気圧
等に、蒸発時定数τがエンジ：”ｒＬＩ　Ｉｇ笠に影響
されるため液膜の状態を筒！１１に検知することは困難
である。また、排気管の初ガス流動遅れがあるため、吸
入燃料Ｇｆｅの観測が遅れるという問題もある。

本実施例では、これｌ）の問題を次のようにして解決す
る。

燃料系の動特性ど（Ｊｌガスの流動遅れを考慮するとエ
ンジン燃料系のパルス伝達関数のブロック図は第３図の
ようになる。また、その伝達関数は、未知パラメータを
ｎむ次の差分方程式に書ける。

△　△ 〔１ｆｅ（ｋ）　＝　ＡＩＧｆｅ（Ｉｔ−１）十〇、　
ＧＫ＋−Ｉ）−＋−Ｂ、　Ｇｆ（ｋ−ｄ−１）　（６）
７− ここで、 ここで、ＡＦ（ｋ’）はに時刻で観測した空燃比で△ ある。”、；８Ｌ二（ｋ−ｄ）はｋ　−＋１時刻で式（
４，２）より得た推定吸入空気量である。ｋ時刻におけ
る吸入燃料Ｇｆｅ（ｋ／）は直接観測できないので得ら
れた△ ＡＦ（ｋ）とＧｆｅ（ｋ　ｄ）から式（７）よりめ、こ
△ れをＧｒｅとする。また、離散時間遅れｄはＴ（ｋ”ｌ
＝Δｔ　Ｏｔ）　ｘ　ｄ　（９）となるものである。た
だし、Ｔ（ｋ）は空気量と回転数等からＭ１算されてい
るものとする。・′（ｋ）はτ′（ｋ）＝τ／Δｔ（ｋ
）とする。

なお、第３図中、２は燃料系の出力のサンプリング時点
の値を：１よめるだめの２変換を意味している。

式（６）は、燃料噴射量Ｇｆを入力として観測９− ８− △ 燃料ＧＩ′ｅを出力する差分Ｊｊ程式であり、未う１１
パラメータＡ、、Ｂ、、Ｂ２を含む。この未知パラメー
タＡ、　、Ｂ、　、Ｂ、を推定する方程式として、例え
ば逐次最小−乗法を用いて次のようにめる。

Ｉ”（ｋ）＝λ、　Ｆ　’　（ｋ−］、）＋λ２　Ｚ（
ｋ）ＺＴ（ｋ）　（１２）ただし、０〈λ１≦１．０≦
λ２〈２である。

この演算は、第２図に示したエンジン燃料特性同定部３
１により行われる。

一方、推定されたパラメータを基に時刻にの燃料噴射量
をｅｆｅ（ｋ）がσ「ｅ（ト）となるように決めなけれ
ばならないが、ＩＩＩ　ＩＩＩは時間ｄだけ遅れてしま
う。通常、適応制御則などで遅れがあるときは、規範モ
デルの未来値を作成し、その値を追従するように現在の
制御を行う方式を採用している。しかしエンジン制御で
は、未来の目標値（吸入燃料の口（票値Ｇ　ｒｆ　ｃ　
）は、未来のエンジン回転数や吸入負圧で決定される（
さらに、未来のエンジン回転数、吸入負圧もアクセルの
動きや負荷などの要因で決まる）ので未来の目標値をあ
らかじめ設定しておくことはできない。そこで、遅れ時
間ｄの間での大λ圧やエンジン温度の変ｆヒが緩慢であ
るためパラメータの変化が十分小さいことに着目して、
制御を行うための式を次のように置く。

こＪｌは、式（６）の離散的時間遅れｄを取り除△ いた式である。すなわち、式（６）の出力Ｇｆｅ（ｋ）
が観測値より得たものであるのに対し、式（１３）の出
力Ｇｒｅ（ｋ）はエンジンに時刻にで送り込まれると考
えられる推定燃料値である。

時刻にの吸入燃料の目標値が式（５）より得られるから
、時刻ｋにおける制御指標をｎ＠ｔのため、例えば、 二　〇 とする。これから次のような操作量（燃料噴ｎ・１石０
Ｇｆ（ｋ）が第２図に示した燃料噴ｆｉＪ制御部３３に
より得られる。

△ ここで、Ｇｆｃ（ｋ　］）は、式（３）のｋ　−１１１
；！ｉ刻で得らＩｔでいるもので、らる。

このように外′、、、を圧変１ヒやエンジン温度等の変
１ヒによって変化するａｌ　’ｒｌ系の動特性を同定し
、そ」しを基に燃料制御することによりエンジンに実際
に吸入される空気と燃料の比を目標値に達成することが
できるので、燃料の不完全燃焼成分を減少させることが
できる。このことは、厳しい排ガス規制にも適合するこ
ととなり、さらに、トルク出力の増加、燃費の減少をも
実現することになる。

〔発明の効果〕

＝１１− 以１　＊７１＆明したよ）に、本発明によＪしげ、燃ね
系の動η、Ｉｒ性の変ｆヒ、および肪気管内のＩＪＩガ
ンの流動遅Ｊしに）−１応し−Ｃ，Ｌンジンに吸入され
る′−￥気鼠と燃１’ｌとの比を［１（票値に達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例にＪ：るエンジンの燃石制
御装百の構成を示すブロック図、第２図は第１図のコン
ピュータの機能を説明するための図、第３図は離散時間
表現した燃料系のブロック図である。 ３：コンピュータ、３１：エンジン燃料特１１．同定部
、３２：吸入空気旦推定部、３３：燃ｔ１噴射制御部。 １３− １２−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン内に吸入さＪしる空気と燃料との比（以
   下、イ９燃比と呼ぶ）を検出する空燃比センサの情報を
   フィードバンクし、該情報とエアーフローメータ、吸入
   負圧検出器、エンジン回転数測定器等から得たエンジン
   周りの空気量とを基に、前記空燃比が目標値となるよう
   電子ｎＩ算機によりエンジンの燃料噴射量を制御するエ
   ンジン制御装置において、前記電子計算機に入力される
   前記燃料噴射量と前記エンジン回転数、空燃比、エンジ
   ンの吸入空気量などの信号とを用いて大気圧、エンジン
   温度等の環境の変化による燃料系の動特性の変化を同定
   するエンジン燃料特性同定部と、排ガス流動遅れによる
   前記空燃比センサの観測遅れに対し、前記エンジン燃料
   特性同定部より得たパラメータを用いて前記エンジンの
   吸入燃料を推定し。 前記吸入゛空気量との比が目標とする空燃比となるよう
   前記燃料噴躬尾に制御する燃料噴射制御部とを前記電子
   計ｖＩ機に設けたことを特徴とするエンジンの燃料制御
   方式１゜
2. （２）前記エンジンの吸入空気量は、前記吸入負圧検出
   ）１：（が設けＩ′＋ＩＩている・い場合、前記エアー
   フローメータか、）１１；だ空気１［を基に吸入負圧を
   ｔｆｌｉ定する吸入空気旦推定部により推定されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンジンの燃
   料制御方式。