KR101295918B1

KR101295918B1 - 공연비 제어 장치

Info

Publication number: KR101295918B1
Application number: KR1020120031062A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 나카무라; 유키히로 아사다; 시로 고쿠부; 에미 시다
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-08-13
Also published as: CA2771314C; US20120253643A1; CN102733970A; ITTO20120218A1; US9745910B2; JP2012215134A; CA2771314A1; KR20120112104A; DE102012205134A1; CN102733970B; JP5616274B2; DE102012205134B4

Abstract

(과제) 촉매의 상류에 LAF 센서를 설치하지 않아도, 공연비의 적정화를 도모할 수 있고, 시스템의 비용 다운, 자동 이륜차 등에의 공연비 제어의 적용을 촉진시킬 수 있는 공연비 제어 장치를 제공한다.
(해결수단) 촉매의 하류측의 공연비를 예측하는 예측기(102)는, 적어도 산소 센서로부터의 실공연비 SVO2 및 제1 보정 계수 DKO2OP의 이력에 의거하여 예측 공연비 DVPRE를 산출하고, 실공연비 SVO2와 예측 공연비 DVPRE의 편차를 예측 오차 ERPRE로 하고, 이를 제로로 하도록 제1 보정 계수 DKO2OP에 대하여 제2 보정 계수 KTIMB를 중첩하는 적응 모델 수정기(122)를 갖는다.

Description

공연비 제어 장치 {APPARATUS FOR CONTROLLING AIR-FUEL RATIO}

본 발명은, 공연비 제어 장치에 관한 것으로, 예를 들면 내연 기관을 구비한 차량(자동 이륜차 등)에 이용하기 적합한 공연비 제어 장치에 관한 것이다.

예를 들면 자동차 등, 내연 기관(이하, 엔진으로 기술한다)의 배기 가스를 촉매 장치에 의해 정화하여 방출하는 시스템에 있어서는, 엔진의 배기 가스의 공연비를 촉매 장치의 배기 가스 정화 능력이 양호해지는 적정 공연비로 제어하는 것이 환경 보호의 관점에서 바람직하다.

이러한 공연비 제어를 행하는 것으로는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 공연비 제어 장치가 있다.

이 특허 문헌 1에는, 엔진에 있어서의 연료 분사량을 결정하기 위한 연료 분사량 맵(엔진 회전수, 스로틀 개도, 부압 등이 파라미터로 되어 있다)으로부터 구해지는 연료 분사량의 목표 공연비에 대한 편차를 해소하기 위해서, 상술의 연료 분사량에 대해서 보정 계수를 중첩시킨 구성의 공연비 제어 장치가 개시되어 있다.

구체적으로는, 엔진의 배기관 내에 배치되는 촉매 장치(정화기)의 상류에 LAF 센서(배기 가스의 산소 농도(공연비)의 넓은 범위에 걸쳐, 그에 비례한 레벨의 신호로 변환하는 센서)를 설치하고, 촉매 장치의 하류에 산소 센서(공연비 센서)를 설치한다. 그리고, LAF 센서의 검출치를 이용하여 촉매 후의 공연비의 예측치를 구하고, 그 예측치를 이용하여 예를 들면 슬라이딩 모드 컨트롤러에 의해 보정 계수를 구했다.

특허 문헌 1 : 일본국 특허 제 3373724호 공보

그런데, LAF 센서는 고가이기 때문에, 시스템의 비용 다운이나, 자동 이륜차 등에 있어서는 배치 공간에 제한이 있는 등의 이유에 의해, 촉매 장치의 상류에 설치한 LAF 센서를 폐지하고 싶다는 요망이 있다.

그러나, 이미션의 목표치가 되는 산소 센서의 출력치(SVO2)는, 엔진의 흡배기를 모델로 한 슬라이딩 모드 제어기(SMC)의 입력치인 상기 출력치(SVO2)에 의거해 목표치에 수속되므로, 촉매 장치의 상류에 LAF 센서를 설치하지 않는 경우에는, 촉매 전의 공연비를 계측할 수 없으므로, 상기 엔진의 모델에 있어서의 엔진의 공차나 경년 열화, 연료 분사 밸브의 분사 오차 등의 예측을 감시할 수 없어, 상기 출려치(SVO2)의 예측치의 예측 범위가 확대되고, 슬라이딩 모드 제어기(SMC)에 의한 목표치로의 수속에 시간이 걸릴 가능성이 있다.

또한, 슬라이딩 모드 제어기(SMC)의 수속 게인도 조정의 한도가 있기 때문에, 출력치(SVO2)의 예측치의 예측 오차가 없어지지 않고 출력치(SVO2)를 목표치에 수속시킬 수 없는 것도 생각할 수 있다.

본 발명은 이러한 과제를 고려하여 이루어진 것으로, 촉매 장치의 상류에 LAF 센서를 설치하지 않아도, 공연비의 적정화를 도모할 수 있고, 시스템의 비용 다운, 자동 이륜차 등에 대한 공연비 제어의 적용을 촉진시킬 수 있는 공연비 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

［1］본 발명의 청구항 1에 관련된 공연비 제어 장치는, 적어도 엔진 회전수, 스로틀 개도, 흡입 공기압의 파라미터에 의거하여 엔진(28)에 대한 연료 분사량을 정하는 기본 연료 분사 맵(ll8)과, 엔진(28)의 배기관(32)에 설치된 촉매(50)의 하류에 설치되어, 공연비를 검출하는 공연비 검출 수단(52)과, 상기 촉매(50)의 하류측의 공연비를 예측하는 공연비 예측 수단(102)과, 상기 공연비 예측 수단(102)으로부터의 예측 공연비에 의거하여 상기 연료 분사량에 대한 보정 계수(DKO2OP)를 결정하는 보정 계수 산출 수단(104)을 구비하는 공연비 제어 장치로서, 상기 공연비 예측 수단(102)은, 적어도 상기 공연비 검출 수단(52)으로부터의 실공연비(SVO2) 및 상기 보정 계수(DKO2OP)의 이력에 의거하여 상기 예측 공연비(DVPRE)를 산출하고, 상기 실공연비(SVO2)와 그 실공연비에 대응하는 과거 예측한 상기 예측 공연비(DVPRE)의 편차를 예측 오차(ERPRE)로 하고, 이를 제로로 하도록 상기 보정 계수(DKO2OP)에 대하여 제2의 보정 계수(KTIMB)를 중첩하는 적응 모델 수정 수단(122)을 갖는 것을 특징으로 한다.

［2］본 발명의 청구항 2에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 1기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104) 및 상기 적응 모델 수정 수단(122)을 제어하는 제어부(126)를 가지고, 상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 예측 오차(ERPRE)에 의거하여 예측 정밀도를 판정하는 예측 정밀도 판정 수단(146)을 가지고, 상기 제어부(126)는, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의한 처리를 일시 정지하고, 그 동안, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 짧게 하는 것을 특징으로 한다.

［3］본 발명의 청구항 3에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 2기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 공연비 예측 수단(102)을 사용하지 않고 , 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 것을 특징으로 한다.

［4］본 발명의 청구항 4에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 2기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 제어부(126)는, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도가 확보되었다고 판정된 단계에서, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 보정 계수 산출 수단(104)의 일시 정지를 해제하는 것을 특징으로 한다.

［5］본 발명의 청구항 5에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 1기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104)을 제어하는 제어부(126)를 가지고, 상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 예측 오차(ERPRE)에 의거하여 예측 정밀도를 판정하는 예측 정밀도 판정 수단(146)을 가지고, 상기 제어부(126)는, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의해, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백시키는 것을 특징으로 한다.

［6］본 발명의 청구항 6에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 1기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104) 및 상기 적응 모델 수정 수단(122)을 제어하는 제어부(126)를 가지고, 상기 제어부(126)는, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여, 미리 설정된 시간에 걸쳐 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의한 처리를 일시 정지하고, 그 동안, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 짧게 하는 것을 특징으로 한다.

［7］본 발명의 청구항 7에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 6기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여, 상기 공연비 예측 수단(102)을 사용하지 않고, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 것을 특징으로 한다.

［8］본 발명의 청구항 8에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 6기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 제어부(126)는, 상기 미리 설정된 시간이 경과한 단계에서, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 보정 계수 산출 수단(104)의 일시 정지를 해제하는 것을 특징으로 한다.

［9］본 발명의 청구항 9에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 1기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104)을 제어하는 제어부(126)를 가지고, 상기 제어부(126)는, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여, 미리 설정된 시간에 걸쳐 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의해, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백시키는 것을 특징으로 한다.

［10］본 발명의 청구항 10에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 3 또는 7기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 전용 피드백 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

［11］본 발명의 청구항 11에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 10기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 피드백 수단은, 슬라이딩 모드 제어 수단(124) 혹은 PID 제어 수단인 것을 특징으로 한다.

［12］본 발명의 청구항 12에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 2 또는 6기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 보정 계수 산출 수단(104)은, 상기 예측 공연비(DVPRE)의 오차를 제로로 하도록 상기 보정 계수(DKO2OP)를 피드백하는 슬라이딩 모드 제어 수단(104)이며, 상기 제어부(126)는, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)에 의한 제어 동작을 일시 정지함과 더불어, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)의 파라미터를 동정하는 동정기(106)를 일시 정지하는 것을 특징으로 한다.

［13］본 발명의 청구항 13에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 4 또는 8기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 보정 계수 산출 수단(104)은, 상기 예측공연비(DVPRE)의 오차를 제로로 하도록 상기 보정 계수(DKO2OP)를 피드백하는 슬라이딩 모드 제어 수단(104)이며, 상기 제어부(126)는, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)의 일시 정지를 해제하고, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)의 파라미터를 동정하는 동정기(106)의 파라미터를 초기치로 리셋하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.

［14］본 발명의 청구항 14에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 1기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 기본 연료 분사 맵(118)은, 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하는 제1 기본 연료 분사 맵(118a)과, 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하는 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 가지고, 또한, 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a) 및 제2 기본 연료 분사 맵(118b) 중, 엔진 회전수 및 스로틀 개도에 의거하여 사용하는 기본 연료 분사 맵을 선택하는 맵 선택 수단(142)을 가지고, 상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 맵 선택 수단(142)에서 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a)이 선택된 경우에, 일정 시간 주기로, 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차(ERPRE)를 제로로 하도록 예측 오차 보정량(θthIJ)을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 예측 오차 보정량(θthIJ)에 의거하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 것을 특징으로 한다.

［15］본 발명의 청구항 15에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 14기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 일정 시간 주기로, 상기 예측 오차(ERPRE)에 대하여, 상기 공연비 검출 수단(52)의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분(WSO2S)과, 엔진 회전수와 스로틀 개도의 변화에 대한 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a)의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중도 성분(Wtha)과, 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a)을 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시킨 제3 가중 성분(WthIJ)을 중첩시키고, 상기 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차(EwIJ)를 얻는 가중 수단(152)과, 상기 일정 시간 주기로, 상기 복수의 영역에 대응한 상기 보정 모델 오차(EwIJ)를 각각 제로로 하도록, 상기 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량(θthIJ)을 피드백하는 피드백 수단(154)과, 상기 소정의 타이밍에 있어서의 상기 복수의 영역에 대응한 상기 예측 오차 보정량(θthIJ)에 대해서, 각각 상기 복수의 영역에 대응한 제3 가중 성분(WthIJ)을 중첩시켜 상기 복수의 영역에 대응한 수정 계수(KTITHIJ)를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

［16〕본 발명의 청구항 16에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 1기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 기본 연료 분사 맵(118)은, 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하는 제1 기본 연료 분사 맵(118a)과, 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하는 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 가지고, 또한, 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a) 및 제2 기본 연료 분사 맵(118b) 중, 엔진 회전수 및 스로틀 개도에 의거하여, 사용할 기본 연료 분사 맵을 선택하는 맵 선택 수단(142)을 가지고, 상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 맵 선택 수단(142)에서 상기 제2 기본 연료 분사 맵(118b)이 선택된 경우에, 일정 시간 주기로, 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차를 제로로 하도록 예측 오차 보정량을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 예측 오차 보정량에 의거하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 것을 특징으로 한다.

［17］본 발명의 청구항 17에 관련된 공연비 제어 장치는, 청구항 16기재의 공연비 제어 장치에 있어서, 상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 일정 시간 주기로, 상기 예측 오차(ERPRE)에 대해서, 상기 공연비 검출 수단(52)의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분과, 엔진 회전수와 흡입 공기압의 변화에 대한 상기 제2 기본 연료 분사 맵(118b)의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중 성분과, 상기 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시켜 제3 가중 성분을 중첩시켜, 상기 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차(EwIJ)를 얻는 가중 수단(152)과, 상기 일정 시간 주기로, 상기 복수의 영역에 대응한 상기 보정 모델 영역(EwIJ)을 각각 제로로 하도록, 상기 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량(θthIJ)을 피드백하는 피드백 수단(154)과, 상기 소정의 타이밍에 있어서의 상기 복수의 영역에 대응한 상기 예측 오차 보정량에 대하여, 각각 상기 복수의 영역에 대응한 제3 가중 성분을 중첩시켜 상기 복수의 영역에 대응한 수정 계수를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

(1) 청구항 1에 관련된 본 발명에 의하면, 촉매 장치의 상류에 설치하고 있던 LAF 센서를 폐지했다고 해도, 적응 모델 수정 수단에 있어서, 상기 실공연비와 그에 대응하는 공연비 예측 수단에 의해 과거 예측한 상기 예측 공연비의 편차를 제로로 하도록 제2의 보정 계수를 생성하므로, 산소 센서의 출력치(SVO2)의 예측치의 명확함을 LAF 센서를 이용하지 않고 정밀도를 올릴 수 있으므로, 출력치(SVO2)의 예측치의 예측 범위를 확대시키지 않고, 보정 계수 산출 수단에 의해 출력치(SVO2)의 예측치를 목표치에 신속하게 수속시킬 수 있다. 따라서, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다. 따라서, LAF 센서를 생략하는 것이 가능해지므로, LAF 센서에 관련된 하니스, ECU의 인터페이스 회로를 생략할 수 있어, 시스템의 비용 다운, 배치 공간의 공간 절약화 등을 도모할 수 있어, 자동 이륜차 등의 배치 공간이 작은 차량에도 용이하게 적용할 수 있다.

(2) 청구항 2에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 보정 계수 산출 수단에 의한 처리를 일시 정지하고, 그 동안, 상기 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 짧게 하도록 했으므로, 예측 오차를 제로로 수속시킬 때까지의 시간을 단축시킬 수 있다.

(3) 청구항 3에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 공연비 예측 수단을 사용하지 않고, 상기 실공연비와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하도록 했으므로, 공연비 예측 수단을 이용한 경우보다도, 예측 정밀도가 확보될 때까지의 시간을 단축시킬 수 있다.

(4) 청구항 4에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도가 확보되었다고 판정된 단계에서, 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 보정 계수 산출 수단의 일시 정지를 해제하도록 했으므로, 예측 정밀도가 확보된 단계에서, 보정 계수 산출 수단에 의한 제1 보정 계수의 생성이 재개되기 때문에, 예측 정밀도가 더욱 향상하고, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 앞당길 수 있다.

(5) 청구항 5에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 보정 계수 산출 수단에 의해, 상기 실공연비와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백시키도록 했으므로, 전용 피드백 수단이 불필요하게 되어, 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

(6) 청구항 6에 관련된 본 발명에 의하면, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호의 입력에 의거하여, 미리 설정된 시간에 걸쳐 상기 보정 계수 산출 수단에 의한 처리를 일시 정지하고, 그 동안, 상기 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 짧게 하도록 했으므로, 공연비 피드백 조건이 성립하기 전부터 운전 조건 등에 의해 예측 오차가 발생하고 있는 경우에도, 공연비 피드백 조건이 성립한 시점으로부터 초기의 단계에서, 예측 오차를 해소시킬 수 있다.

(7) 청구항 7에 관련된 본 발명에 의하면, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호의 입력에 의거하여, 상기 공연비 예측 수단을 사용하지 않고, 상기 실공연비와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하도록 했으므로, 공연비 피드백 조건이 성립하기 전부터 운전 조건 등에 의해 예측 오차가 발생하고 있는 경우에도, 공연비 피드백 조건이 성립한 시점으로부터 초기의 단계에서, 예측 오차를 해소시킬 수 있다.

(8) 청구항 8에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도의 저하가 판정된 후, 상기 미리 설정된 시간(소정 시간)이 경과한 단계에서, 상기 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 보정 계수 산출 수단의 일시 정지를 해제하도록 했으므로, 1회 이상의 소정 시간이 경과한 후, 예측 정밀도가 확보된 단계에서, 보정 계수 산출 수단에 의한 제1 보정 계수의 생성이 재개되므로, 예측 정밀도가 더욱 향상하고, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 앞당길 수 있다. 1회의 소정 시간으로서, 예측 정밀도가 확보된다고 기대되는 시간으로 설정함으로써, 길게는 2회의 소정 시간이 경과한 시점에서 예측 정밀도가 확보되게 된다.

(9) 청구항 9에 관련된 본 발명에 의하면, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호의 입력에 의거하여, 미리 설정된 시간에 걸쳐 상기 보정 계수 산출 수단에 의해, 상기 실공연비와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백시키도록 했으므로, 전용 피드백 수단이 불필요하게 되어, 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

(10) 청구항 10에 관련된 본 발명에 의하면, 전용 피드백 수단으로, 상기 실공연비와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하도록 했으므로, 보정 계수 산출 수단에 의한 처리를 일시 정지하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 상기 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 짧게 할 수 있어, 예측 오차를 제로로 수속시키기까지의 시간을 단축시킬 수 있다.

(11) 청구항 11에 관련된 본 발명에 의하면, 상기 실공연비와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 전용 상기 피드백 수단으로서, 슬라이딩 모드 제어 수단 혹은 PID 제어 수단을 이용하도록 했으므로, 조기에 예측 정밀도를 확보시키는 것이 가능해진다. 특히, PID 제어 수단을 이용하면, 예측 정밀도가 확보되기까지의 시간을 보다 단축시킬 수 있다.

(12) 청구항 12에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계, 혹은 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호의 입력에 의거하여, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단에 의한 제어 동작을 일시 정지함과 더불어, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단의 파라미터를 동정하는 동정기를 일시 정지하도록 했으므로, 상기 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 짧게 할 수 있어, 예측 오차를 제로로 수속시키기까지의 시간을 단축시킬 수 있다.

(13) 청구항 13에 관련된 본 발명에 의하면, 예측 정밀도가 확보되었다고 판정된 단계, 혹은 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호가 입력된 시점으로부터 미리 설정된 시간이 경과한 단계에서, 상기 적응 모델 수정 수단의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단의 일시 정지를 해제하고, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단의 파라미터를 동정하는 동정기의 파라미터를 초기치로 리셋하도록 했으므로, 예측 정밀도가 확보되었을 때 혹은 예측 정밀도가 확보되었다고 기대되는 단계에서, 동정 파라미터로서, 예측 정밀도가 저하했을 때의 동정 파라미터를 사용하지 않고, 초기치를 사용함으로써, 예측 정밀도의 확보를 유지하는 것이 가능해져, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 앞당길 수 있다.

(14) 청구항 14에 관련된 본 발명에 의하면, 적응 모델 수정 수단에 있어서, 일정 시간 주기로, 사용되는 제1 기본 연료 분사 맵에 대한 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차를 제로로 하도록 예측 오차 보정량을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 예측 오차 보정량에 의거하여 상기 제2의 보정 계수를 구하도록 했으므로, 촉매 장치의 상류에 설치되어 있던 LAF 센서를 폐지했다고 해도, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다.

(15) 청구항 15에 관련된 본 발명에 의하면, 일정 시간 주기로, 제1 기본 연료 분사 맵을 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차를, 각각 제로로 하도록, 상기 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 복수의 영역에 대응한 상기 예측 오차 보정량에 의거하여 상기 복수의 영역에 대응한 수정 계수를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 상기 제2의 보정 계수를 구하도록 했으므로, 상기 제2의 보정 계수는, 사용하는 맵치를, 예측 오차가 제로가 되도록 복수의 영역의 수정 계수로 수정하는 값이 된다. 따라서, 이러한 특성을 갖는 제2의 보정 계수가, 제1 보정 계수에 중첩됨으로써, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다.

특히, 예측 오차에 대해서, 공연비 검출 수단의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분과, 엔진 회전수와 스로틀 개도의 변화에 대한 제1 기본 연료 분사 맵의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중 성분과, 제1 기본 연료 분사 맵을 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시킨 제3 가중 성분을 중첩시켜 보정 모델 오차로 했으므로, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 고정밀도로 행할 수 있다.

(16) 청구항 16에 관련된 본 발명에 의하면, 적응 모델 수정 수단에 있어서, 일정 시간 주기로, 사용되는 제2 기본 연료 분사 맵에 대한 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차를 제로로 하도록 예측 오차 보정량을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 예측 오차 보정량에 의거하여 상기 제2의 보정 계수를 구하도록 했으므로, 촉매 장치의 상류에 설치되어 있던 LAF 센서를 폐지했다고 해도, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다.

(17) 청구항 17에 관련된 본 발명에 의하면, 일정 시간 주기로, 제2 기본 연료 분사 맵을 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차를, 각각 제로로 하도록, 상기 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 복수의 영역에 대응한 상기 예측 오차 보정량에 의거하여 상기 복수의 영역에 대응한 수정 계수를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 상기 제2의 보정 계수를 구하도록 했으므로, 상기 제2의 보정 계수는, 사용하는 맵치를, 예측 오차가 제로가 되도록 복수의 영역의 수정 계수로 수정하는 값이 된다. 따라서, 이러한 특성을 갖는 제2의 보정 계수가, 제1 보정 계수에 중첩됨으로써, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다.

특히, 예측 오차에 대해서, 공연비 검출 수단의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분과, 엔진 회전수와 흡입 공기압의 변화에 대한 제2 기본 연료 분사 맵의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중 성분과, 제2 기본 연료 분사 맵을 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시킨 제3 가중 성분을 중첩시켜 보정 모델 오차로 했으므로, 촉매 장치의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 고정밀도로 행할 수 있다.

도 1은 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어 장치가 설치되는 자동 이륜차의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 자동 이륜차의 엔진의 제어계의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어 장치(공연비 제어부)의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 4는 비교예에 관련된 공연비 제어부의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 5는 예측기에 의한 예측 모델을 나타내는 설명도이다.
도 6은 슬라이딩 모드 제어의 동작 개념을 나타내는 설명도이다.
도 7은 적응 모델 수정기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 적응 모델 수정기의 구체적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9a는 공연비 A/F에 대한 산소 센서의 출력의 변화를 나타내는 특성도이며, 도 9b는 실공연비에 대한 제1 가중 성분의 변화를 나타내는 특성도이다.
도 10a는 스로틀 개도에 대한 기본 연료 분사량의 변화를 나타내는 특성도이고, 도 10b는 스로틀 개도에 대한 제2 가중 성분의 변화를 나타내는 특성도이다.
도 11a는 엔진 회전수 NE에 대한 가중 함수를 나타내는 특성도이며, 도 11b는 스로틀 개도 TH에 대한 가중 함수를 나타내는 특성도이다.
도 12는 예측 오차 보정량으로부터 수정 계수를 구하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 제1 변형예에 관련된 공연비 제어부의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 14는 제2 변형예에 관련된 공연비 제어부의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 15는 제3 변형예에 관련된 공연비 제어부의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 16은 제4 변형예에 관련된 공연비 제어부의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.
도 17은 제5 변형예에 관련된 공연비 제어부의 구성을 나타내는 제어 블록도이다.

이하, 본 발명에 관련된 공연비 제어 장치를 예를 들면 자동 이륜차에 적용한 실시의 형태예를 도 1∼도 17을 참조하면서 설명한다.

먼저, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어 장치(10)를 탑재한 자동 이륜차(12)에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다.

자동 이륜차(12)는, 도 1에 나타내는 바와같이, 차체 전부(14)와 차체 후부(16)가 낮은 플로어부(18)를 통하여 연결되어 구성되어 있다. 차체 전부(14)는, 그 상부에, 핸들(20)이 회전가능하게 부착되고, 하부에 전륜(22)이 축 지지되어 있다. 차체 후부(16)는, 그 상부에 시트(24)가 부착되고, 하부에 후륜(26)이 축 지지되어 있다.

자동 이륜차(12)의 엔진(28)에는, 도 2에 모식적으로 나타내는 바와같이, 흡기관(30) 및 배기관(32)이 설치되고, 엔진(28)과 에어 클리너(34)간에 흡기관(30)이 배관되어 있다. 흡기관(30)에 설치된 스로틀 보디(36)에는, 스로틀 밸브(38)가 설치된다. 흡기관(30) 상에서, 엔진(28)과 스로틀 보디(36)의 사이에는 연료 분사 밸브(40)가 설치된다.

스로틀 밸브(38)는, 스로틀 그립(42)(도 1 참조)의 회전 조작에 따라 회전하고, 그 회전량(스로틀 밸브(38)의 개도)이 스로틀 센서(44)로 검지된다. 운전자의 스로틀 그립(42)의 조작에 따라, 스로틀 밸브(38)를 개폐함으로써 엔진(28)에 공급하는 공기량을 가변으로 한다.

엔진(28)에는, 엔진 냉각 수온을 검지하는 수온 센서(46)가 설치되고, 흡기관(30)에는, 흡입 공기압(흡기 부압)을 검지하는 PB 센서(48)가 설치된다. 엔진(28)의 배기관에 설치된 촉매 장치의 하류에 설치되고, 촉매 장치(50)의 하류측의 공연비를 검출하는 산소 센서(52)(공연비 검출 수단)가 설치된다. 이 산소 센서(52)로 검지되는 산소 농도는, 촉매 장치(50)를 통과한 후의 배기 가스의 실공연비에 상당한다. 또한, 엔진(28)에는, 감속 기구(54)의 출력 기어의 회전수로부터 차속을 검지하는 차속 센서(56)가 설치된다. 스타터 스위치(58)는, 이그니션 키의 조작에 의해 엔진(28)을 시동시키는 스위치이다. 또한, 에어 클리너(34)의 흡기관(30)으로부터 먼 위치에는, 대기압 센서(60)가 설치된다.

그리고, 엔진 제어 장치(엔진·컨트롤·유닛 : ECU(62))는, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어 장치(10)로서 기능하는 공연비 제어부(100)를 갖는다.

이 공연비 제어부(100)는, 도 3에 나타내는 바와같이, 촉매 장치(50)의 하류측의 공연비를 예측하는 예측기(102)(공연비 예측 수단)와, 그 예측기(102)로부터의 예측 공연비 DVPRE에 의거하여 연료 분사량에 대한 제1 보정 계수 DKO2OP(k)를 결정하는 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)(보정 계수 산출 수단)와, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)와 예측부(102)의 파라미터를 동정하는 동정기(106)와, 공연비 기준치를 산출하는 공연비 기준치 산출부(108)를 갖는다.

여기서, 예측기(102), 제1 슬라이딩 모드 제어부(104), 동정기(106) 및 공연비 기준치 산출부(108)의 동작에 대해서, 도 4의 비교예(특허 문헌 1에 기재된 공연비 제어 장치에 유사한 공연비 제어부(300))와 대비하여 설명한다.

먼저, 도 4의 비교예에 관련된 공연비 제어부(300)는, 촉매 장치(50)의 상류 측에 LAF 센서(110)(도 2의 파선의 블록 참조)가 설치되고, 그 LAF 센서(110)로부터의 촉매전 공연비 A/F(k)가 입력되는 것이 전제로 되어 있다.

예측기(102)는, 촉매 장치(50)의 하류측의 연료 분사량(목표 공연비)을 결정하기 위해서, 현재 시각(k)으로부터 낭비 시간 dt(연료 분사 밸브(40)로부터 산소 센서(52)까지의 거리에 대응한 낭비 시간 경과 후의 공연비(VO2))을 예측한다.

이 예측기(102)에 의한 예측 모델은, 현재 시각을 k로 했을 때, 도 5에 나타내는 바와같이, 시점 ta∼시점 tb간의 촉매전의 공연비 φin 및 산소 센서(52)의 출력 Vout을 알 수 있으면, 이하의 관계식(1)로부터 k＋dt 시점의 출력 Vout(k＋dt)＝Vpre(k)를 예측할 수 있다.

단, j＝1∼(dt－d－1)의 φin는 k시점에서는 관측할 수 없기 때문에, 목표치(φop)로 대용하게 된다. 여기서, Vout’(k)는, k시점에서의 산소 센서(52)의 출력과 목표치의 편차이며, Vout’(k－1)은, k시점의 1단위 시간(일정 시간 주기)전의 산소 센서(52)의 출력과 목표치의 편차를 나타낸다. α1, α2 및 βj는 동정기(106)에서 결정되는 파라미터이다.

제1 슬라이딩 모드 제어부(104)는, 모델 오차(예측 공연비－목표치)에 따른 분사량의 산출을 행한다. 통상, 슬라이딩 모드 제어는, 도 6에 그 개념을 나타내는 바와같이, 제어 대상의 복수의 상태량을 변수로 하는 선형 함수에 의해 표시되는 전환 직선을 미리 구축해 두고, 이들 상태량을 하이 게인 제어에 의해, 전환 직선 상에 고속으로 수속시키고(도달 모드), 또한, 소위, 등가 제어 입력에 의해, 상태량을 전환 직선 상에 구속하면서 전환 직선 상의 소요의 평형점(수속점)에 수속시키는(슬라이딩 모드), 가변 구조형의 피드백 제어 수법이다.

이러한 슬라이딩 모드 제어는, 제어 대상의 복수의 상태량이 전환 직선 상에 수속하면, 외란 등의 영향을 거의 받지 않고, 전환 직선 상의 평형점에 상태량을 안정되게 수속시킬 수 있다는 뛰어난 특성을 갖고 있다.

촉매 장치(50)의 하류측의 배기 가스의 산소 농도 등의 특정 성분의 농도를 소정의 적정치로 조정시키도록, 엔진(28)의 공연비의 보정량을 구하는 경우, 예를 들면 촉매 장치(50)의 하류측의 배기 가스의 특정 성분의 농도의 값과 그 변화 속도를 제어 대상인 배기계의 상태량으로 하고, 이들 상태량을 각각 슬라이딩 모드 제어를 이용하여 전환 직선 상의 평형점(농도의 값 및 그 변화 속도가 각각 소정의 적정치 및 「0」이 되는 점)에 수속시키도록, 공연비의 보정량을 구한다. 슬라이딩 모드 제어를 이용하여 공연비의 보정량을 구하면, 종래의 PID 제어 등에 비하여 촉매의 하류측의 배기 가스의 특정 성분의 농도를 정밀도 좋게 소정의 적정값으로 조정시키는 것이 가능하다.

그리고, 슬라이딩 모드 제어에 있어서의 전환 함수 및 제어 입력 연산식은 이하와 같다.

여기서, Ueq(k)는 등가측 입력, Urch(k)는 도달측 입력, Uadp(k)는 적응측 입력이며, 이상의 식에 의해, 산출된다. 또한, 여기서의 Vout’(k) 및 Vout’(k－1)는 모델 오차를 나타내고, Vout’(k)는, k시점에서의 예측 공연비와 목표치의 편차이며, Vout’(k－1)는, k시점의 1단위 시간(일정 시간 주기) 전의 예측 공연비와 목표치의 편차를 나타낸다.

또한, Krch, Kadp는 피드백 게인, S는 전환 함수 설정 파라미터를 나타낸다.

동정기(106)는, 예측기(102)의 모델 파라미터를 수정함으로써, 예측기(102)에서의 예측 정밀도를 보상한다. 또한, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)에 대해서는, 모델 오차에 따른 σ(k)의 전환 직선으로의 수속 속도(피드백 게인)의 조정에 의한 모델식

에 의해 산출되는 Vout’(k＋1)의 편차를 최소로 하도록, 파라미터 a1(k), a2(k) 및 b1(k)를 조정한다. 이는, 예측식의 모델 파라미터를 수정함으로써, 촉매전 공연비 φin와 목표 공연비 φop에 대한 Vout의 대응 관계를 수정하게 된다.

도 4에 나타내는 바와같이, 공연비 기준치 산출부(108)는, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)로부터의 적응측 입력 Uadp(k)으로부터 규정되는 엔진(28)의 공연비 기준치를 미리 설정된 맵을 이용하여 구한다.

제1 슬라이딩 모드 제어부(104)로부터의 출력, 즉, 배기계에 대한 제어 입력 Uop(＝DKO20P(k))는, 가산기(112)에서 공연비 기준치 산출부(108)로부터의 공연비 기준치와 가산되어 목표 공연비 KO2(k)가 구해진다. 이 목표 공연비 KO2(k)는 후단의 적응 제어부(114)에 입력된다. 이 적응 제어부(114)는, LAF 센서(110)의 검출 공연비 φin(＝A/F(k))와 목표 공연비 φop(KO2(k))로부터 엔진(28)의 운전 상태의 변화나 특성 변화 등의 동적 변화를 고려하여 피드백 보정 계수(KAF)를 적응적으로 구하는 점화식 형식의 제어기이다.

그리고, 기본 연료 분사량 산출부(116)는, 엔진 회전수 NE, 스로틀 개도 TH, 흡입 공기압 PB로부터 규정되는 기준의 연료 분사량을, 미리 설정된 기본 연료 분사 맵(118)을 이용하여 구하고, 그 기준 연료 분사량을 스로틀 밸브의 유효 개구 면적에 따라 보정함으로써 기본 연료 분사량 TIMB를 산출한다. 이 기본 연료 분사량 TIMB는, 승산기(120)에 공급되고, 적응 제어부(114)로부터의 피드백 보정 계수 KAF와, 수온, 흡기온, 대기압 등으로 이루어지는 환경 보정 계수 KECO에 의해 보정되어 연료 분사 시간 Tout로서 출력된다.

상술과 같은 비교예에 관련된 공연비 제어부(300)는, 고가의 LAF 센서(110)를 사용하므로, 시스템의 비용 다운이나, 배치 스페이스에 제한이 있는 자동 이륜차 등에 있어서는 적용할 수 없다는 문제가 있다. 여기서, 비교예에 관련된 공연비 제어부(300)에 있어서, 촉매 장치(50)의 상류에 LAF 센서(110)를 설치하지 않는 경우, 촉매 전의 공연비 φin를 계측할 수 없으므로, 촉매 후의 공연비의 예측 정밀도가 저하하는 경우가 있고, 엔진(28), 연료 분사 밸브(40)의 특성 편차, 경년 열화 등에 의해, 대폭적으로 이론 공연비에 대한 편차가 발생했을 때는, 적절히 보정 계수를 구할 수 없게 되어, 공연비의 적정화를 도모하는 것이 어려워지는 것이 예상된다.

여기서, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)는, 도 3에 나타내는 바와같이, 실공연비 SVO2(k)와 예측 공연비 DVPRE(k－dt)의 편차를 예측 오차 ERPRE(k)로 하고, 이를 제로로 하도록 제1 보정 계수 DKO2OP(k)에 대하여 제2 보정 계수 KTIMB를 중첩하는 적응 모델 수정기(122)(적응 모델 수정 수단)와, 예측기(102)에서의 예측 정밀도가 저하한 단계에서, 실공연비 SVO2(k)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)와, 적어도 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)와 적응 모델 수정기(122)를 제어하는 제어부(126)와, 제어부(126)로부터의 지시에 의거하여, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)측의 출력과 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)측의 출력을 전환하는 전환부(128)를 갖는다. 전환부(128)는, 통상, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)측의 출력을 선택하고, 제어부(126)로부터의 전환 지시 신호에 의거하여 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)측의 출력으로 전환한다.

또한, 이 공연비 제어부(100)는, 예측기(102)로부터의 예측 공연비 DVPRE(k)를 낭비 시간(dt)만큼 지연시키는 시간 조정부(130)와, 시간 조정부(130)로부터의 출력 DVPRE(k－dt)와 산소 센서(52)로부터의 실공연비 SVO2(k)의 차분을 취하여 예측 오차 ERPRE(k)로 하는 감산기(132)를 가지고, 이 감산기(132)로부터의 예측 오차 ERPRE(k)가 적응 모델 수정기(122)에 공급된다. 적응 모델 수정기(122)로부터 출력되는 제2 보정 계수 KTIMB는 가산기(134)에서 1이 더해진다. 가산기(134)의 출력과 목표 공연비 KO2(k)가 승산기(136)에서 승산되어 목표 공연비 KO2(k)에 제2 보정 계수 KTIMB가 중첩된 보정 공연비로서 출력된다. 이 보정 공연비는 감산기(138)에서 공연비 기준치가 감산되어, 예측기(102) 및 동정기(106)에 입력된다.

상술한 기본 연료 분사 맵(118)은, 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH에 의거하는 제1 기본 연료 분사 맵(118a)과, 엔진 회전수 NE와 흡입 공기압 PB에 의거하는 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 갖는다. 따라서, 이 공연비 제어부(100)는, 제1 기본 연료 분사 맵(118a) 및 제2 기본 연료 분사 맵(118b) 중, 엔진 회전수 NE 및 스로틀 개도 TH에 의거하여, 사용해야 할 기본 연료 분사 맵의 지표가 배열된 선택용 맵(140)으로부터 사용해야 할 기본 연료 분사 맵을 선택 지시하는 맵 선택부(142)를 갖는다. 선택용 맵(140)은, 도 7에 나타내는 바와같이, 제1 기본 연료 분사 맵(118a)을 사용해야 할 영역과, 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 사용해야 할 영역이 배치되어 있다. 맵 선택부는, 입력되는 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH에 의거하여, 선택용 맵(140)으로부터, 사용해야 할 기본 연료 분사 맵을 선택하고, 그 선택 결과(Sa)를 출력한다. 엔진 회전수 NE가 낮으면 제1 기본 연료 분사 맵(118a)이 선택될 확률이 높아지고, 엔진 회전수 NE가 높으면 제2 기본 연료 분사 맵(118b)이 선택될 확률이 높아진다.

따라서, 기본 연료 분사량 산출부(116)는, 엔진 회전수 NE, 스로틀 개도 TH, 흡입 공기압 PB로부터 규정되는 기준의 연료 분사량을, 맵 선택부(142)에서 선택된 기본 연료 분사 맵을 이용하여 구하고, 그 기준의 연료 분사량을 스로틀 밸브(38)의 유효 개구 면적에 따라 보정함으로써 기본 연료 분사량 TIMB를 산출한다. 이 기본 연료 분사량 TIMB는, 전환부(128)로부터의 목표 공연비 KO2(k)와, 수온, 흡기온, 대기압 등으로 이루어지는 환경 보정 계수 KECO에 의해 보정되어 연료 분사 시간 Tout으로서 출력된다.

그리고, 적응 모델 수정기(122)는, 도 7에 나타내는 바와같이, 초단에 예측 오차 ERPRE(k)에 대해서 각종 필터 처리를 행하는 필터 처리부(144)와, 필터 처리 후의 예측 오차 ERPRE(k)에 의거하여 예측 정밀도를 판정하는 예측 정밀도 판정부(146)(예측 정밀도 판정 수단)와, 제1 기본 연료 분사 맵(118a)에 대응한 제1 보정량 연산부(148a) 및 제1 보정 계수 연산부(150a)와, 제2 기본 연료 분사 맵(118b)에 대응한 제2 보정량 연산부(148b) 및 제2 보정 계수 연산부(150b)를 갖는다.

제1 보정량 연산부(148a)는, 맵 선택부(142)에서 제1 기본 연료 분사 맵(118a)이 선택된 경우에, 일정 시간 주기로, 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차 ERPRE(k)를 제로로 하도록 예측 오차 보정량 θth(i, j)을 피드백한다. 예를 들면 시점 k의 낭비 시간 전, 즉, 시점(k－dt)으로부터 연산을 개시하여, 일정 시간 주기로 연산을 행하고, 시점 k에 있어서, 예측 오차 보정량 θthIJ(k)를 출력한다.

구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와같이, 일정 시간 주기로, 예측 오차 ERPRE(k)에 대해서, 산소 센서(52)의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분 WSO2S(k)와, 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH의 변화에 대한 제1 기본 연료 분사 맵(118a)의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중 성분 Wtha(k―dt)와, 제1 기본 연료 분사 맵(118a)을 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시켜 제3 가중 성분 WthIJ(k－dt)를 중첩시키고, 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차 EwIJ(k)를 얻는 가중부(152)와, 일정 시간 주기로, 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차 EwIJ(k)를 각각 제로로 하도록, 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량 θthIJ(k)를 각각 피드백하는 슬라이딩 모드 제어부(154)를 갖는다.

제1 가중 성분 WSO2S(k)에 대하여 설명하면, 산소 센서(52)의 출력 Vout은, 도 9a에 나타내는 바와같이, 공연비 A/F에 대하여 비선형인 특성을 갖는다. 영역 Za 및 Zc에서는 공연비가 변화해도 산소 센서(52)의 출력 Vout는 거의 변함없다. 한편, 영역 Zb에서는 공연비 A/F의 미소한 변화로 산소 센서(52)의 출력 Vout가 크게 바뀐다. 또한, 도 9a에 있어서, 실선 La는 신품의 촉매 후의 특성을 나타내고, 파선 Lb는 경년 열화한 촉매 후의 특성을 나타낸다. 이러한 특성을 그대로 보정 모델 오차 EwIJ(k)에 반영시키면, 영역 Zb에서의 급격한 변화가 슬라이딩 모드 제어부(154)에 입력되어 버려, 보정 모델 오차 EwIJ(k)를 제로로 하기 위해 시간이 걸린다는 문제가 있다. 여기서, 도 9b에 나타내는 바와같이, 영역 Zb에 대해서는 급격한 변화가 완화되도록 가중의 값을 작게 하는 방향으로 하고 있다.

제2 가중 성분 Wtha에 대하여 설명하면, 산소 센서(52)의 출력 SVO2는, 예측 오차 ERPRE가 스로틀 개도 TH의 검지 오차에 의해 발생하는 확률은, 도 10a에 나타내는 바와같이, 스로틀 개도 TH의 변화에 대한 기본 연료 분사량 Tibs의 기울기가 클수록 높아진다. 검지 오차가 발생하여 기본 연료 분사 맵에서의 기본 연료 분사량의 값의 참조점에 편차가 생겼을 때, 「편차에 따른 변화량÷참조점에서의 값」이 클수록 공연비의 변화량은 커진다. 여기서, 각 엔진 회전수 NE에 대해서, 「(스로틀 개도 TH의 변화에 대한 기본 연료 분사량 Tibs의 기울기)÷(기본 연료 분사량 Tibs의 값)」을 설정한다. 그 결과, 도 10b에 나타내는 바와같이, 엔진 회전수 NE가 고회전인 경우는, 스로틀 개도 TH가 전폐∼전개에 걸쳐서 제2 가중 성분 Wtha는 거의 같지만, 엔진 회전수 NE가 저회전으로 됨에 따라, 스로틀 개도 TH가 작을수록 제2 가중 성분 Wtha가 높아진다.

제3 가중 성분 WthIJ는, 예를 들면 도 11a에 나타내는 바와같이, 엔진 회전수 NE가 1000, 2000, 3000, 4500(rpm)에 대한 가중 함수를 본 경우, 이들 엔진 회전수 NE를 정점으로 하여, 각 정점으로부터 인접하는 정점을 향해 가중치가 선형적으로 저하하는 함수로 되어 있다. 단, 도 11a에서는, 엔진 회전수 1000rpm 이하, 4500rpm 이상에서는 가중치를 일정하게 하고 있다. 마찬가지로, 도 11b에 나타내는 바와같이, 스로틀 개도 TH가 1°, 3°, 5°, 8°에 대한 가중 함수를 본 경우, 이들 스로틀 개도 TH를 정점으로 하여, 각 정점으로부터 인접하는 정점을 향해 가중치가 선형적으로 저하하는 함수로 되어 있다. 단, 도 11b에서는, 스로틀 개도 1°이하, 8°이상에서는 가중치를 일정하게 하고 있다.

그리고, 엔진 회전수 NE에 의한 가중 Wthn(i)와 스로틀 개도 TH에 의한 가중 Wtht(j)를 승산하여 제3 가중 성분 WthIJ를 구하도록 하고 있다.

또한, 슬라이딩 모드 제어부(154)는, 제3 가중 성분 WthIJ가 WthIJ＞0이 되는 영역에 대해서, 보정 모델 오차 EwIJ를 제로로 하도록 예측 오차 보정량 θthIJ를 피드백하고, 제3 가중 성분 WthIJ가 WthIJ＝0이 되는 영역에 대해서는, 조작량＝0이 됨으로써, 예측 오차 보정량 θthIJ는 갱신되지 않는 동작을 행한다.

제1 보정 계수 연산부(150a)는, 소정의 타이밍에 있어서의 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량 θthIJ(k)에 대하여, 각각 복수의 영역에 대응한 제3 가중 성분 WthIJ를 중첩시켜 복수의 영역에 대응한 수정 계수 KTITHIJ를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 제2 보정 계수 KTIMB를 구한다. 여기서는, 모든 수정 계수를 가산하는 것으로부터, 제3 가중 성분 WthIJ는, 제1 기본 연료 분사 맵(118a) 중, 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH로 결정되는 점이 포함되는 영역 상에서의, 그 점의 위치에 따른 가중도를 나타내게 된다. 따라서, 도 12에 나타내는 바와같이, 엔진 회전수 1000, 2000, 3000, 4500(rpm)과 스로틀 개도 1°, 3°, 5°, 8°를 격자점으로 하는 복수의 영역이 생기고, 그 중, 입력되는 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH로 결정되는 점이 점 A인 경우, 점 A에 대응하는 수정 계수를 그 둘레의 4개의 점의 수정 계수로 보완하는 형태로 된다.

한편, 제2 보정량 연산부(148b)는, 맵 선택부(142)에서 제2 기본 연료 분사 맵(118b)이 선택된 경우에, 일정 시간 주기로, 엔진 회전수 NE와 흡입 공기압 PB에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차를 제로로 하도록 예측 오차 보정량을 피드백한다. 예를 들면 시점 k의 낭비 시간 전 즉, 시점(k－dt)으로부터 연산을 개시하고, 일정 시간 주기로 연산을 행하고, 시점 k에 있어서, 예측 오차 보정량 θpbIJ(k)를 출력한다. 또한, 이 제2 보정량 연산부(148b)의 구체적 구성은, 도 8에 나타내는 제1 보정량 연산부(148a)와 대략 동일하므로, 그 중복 설명을 생략한다.

제2 보정 계수 연산부(150b)는, 소정의 타이밍에 있어서의 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량 θpbIJ(k)에 대하여, 각각 복수의 영역에 대응한 제3 가중 성분을 중첩시켜 복수의 영역에 대응한 수정 계수를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 제2 보정 계수 KTIMB를 구한다. 이 제2 보정 계수 연산부(150b)의 구체적 구성도, 도 8에 나타내는 제1 보정 계수 연산부(150a)와 대략 같기 때문에, 그 중복 설명을 생략한다.

예측 정밀도 판정부(146)는, 필터 처리 후의 예측 오차 ERPRE(k)의 이동 평균이 미리 설정된 소정치보다도 높은 상태가 설정 회수 이상 계속되었을 때에, 예측 정밀도가 저하한 것으로 하여 예측 정밀도 저하 신호 Sb를 출력한다. 필터 처리 후의 예측 오차의 이동 평균이 미리 설정된 소정치 이하의 상태가 설정 회수 이상 계속되었을 때에, 예측 정밀도가 확보된 것으로 하여 예측 정밀도 확보 신호 Sc를 출력한다. 이들 예측 정밀도 저하 신호 Sb, 예측 정밀도 확보 신호 Sc는 제어부(126)에 공급된다.

제어부(126)는, 도 3에 나타내는 바와같이, 예측 정밀도 저하 신호 Sb의 입력에 의거하여, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)에 의한 처리를 일시 정지함과 더불어, 동정기를 일시 정지하고, 그 동안, 적응 모델 수정기(122)의 기동 주기를 짧게 한다. 즉, 제1 보정량 연산부(148a) 및 제2 보정량 연산부(148b)를 기동시키는 일정 시간 주기를 짧게 한다.

또한, 제어부(126)는, 예측 정밀도 저하 신호 Sb의 입력에 의거하여, 전환부(128)에 전환 지시 신호 Sd를 출력한다. 전환부(128)는 전환 지시 신호 Sd의 입력에 의거하여, 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)측의 출력으로 전환한다. 제어부(126)는, 또한, 예측 정밀도 저하 신호 Sb의 입력에 의거하여, 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)에서의 처리를 개시시킨다. 이 경우, 예측기(102)로부터의 예측 공연비를 사용하지 않는다. 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)는, 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치(예를 들면 화학량론 영역을 나타내는 고정값)의 오차를 제로로 하도록 피드백한다. 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)로부터의 출력은 전환부(128)를 통하여 승산기(120)에 공급된다. 기본 연료 분사량 산출부(116)는, 엔진 회전수 NE, 스로틀 개도 TH, 흡입 공기압 PB로부터 규정되는 기준의 연료 분사량을, 미리 설정된 기본 연료 분사 맵, 혹은 맵 선택부(142)에 의해 선택되어 있는 기본 연료 분사 맵을 이용하여 구하고, 그 기준 연료 분사량을 스로틀 밸브(38)의 유효 개구 면적에 따라 보정함으로써 기본 연료 분사량 TIMB를 산출한다. 이 기본 연료 분사량 TIMB는, 전환부(128)로부터의 출력(목표 공연비 KO2(k))과, 수온, 흡기온, 대기압 등으로 이루어지는 환경 보정 계수 KECO에 의해 보정되어 연료 분사 시간 Tout으로서 출력된다.

제1 슬라이딩 모드 제어부(104) 및 동정기(106)에 대한 일시 정지는, 예측 정밀도 판정부(146)로부터의 예측 정밀도 확보 신호 Sc의 출력에 의해 해제하도록 해도 되고, 미리 설정한 소정 시간(예측 정밀도가 확보된다고 기대되는 시간)이 경과한 후에 해제하도록 해도 된다. 이 경우, 제어부(126)로부터 전환부(128)로의 전환 지시 신호 Sd의 공급이 정지되기 때문에, 전환부(128)는 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)측의 출력으로 전환된다. 또한, 제어부(126)는, 적응 모델 수정기(122)에 있어서의 제1 보정량 연산부(148a) 및 제2 보정량 연산부(148b)를 기동시키는 일정 시간 주기를 원래대로 되돌린다. 또한, 제어부(126)는 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)의 일시 정지를 해제하고, 동정기(106)의 파라미터를 초기치로 리셋한다.

이와 같이, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어 장치(10)(공연비 제어부(100))에 있어서는, 예측기(102) 및 동정기(106)에, 목표 공연비 KO2(k)에 제2 보정 계수 KTIMB를 중첩한 값으로부터 공연비 기준치를 뺀 값이 입력되게 된다. 즉, 예측기(102)로부터는 실공연비 SVO2(k)에 의거하여 낭비 시간 dt후의 예측 공연비 DVPRE(k)가 출력되므로, 예측 공연비 DVPRE(k)를 낭비 시간 dt만큼 지연시킴으로써, 시간적으로 합치된 실공연비 SVO2(k)와 예측 공연비 DVPRE(k－dt)의 차분이 예측 오차 ERPRE(k)로서 적응 모델 수정기(122)에 입력된다. 적응 모델 수정기(122)로부터는 예측 오차 ERPRE(k)를 제로로 하도록 제1 보정 계수 DKO2OP(k)에 대하여 제2 보정 계수 KTIMB를 중첩하고, 그 값이 예측기(102) 및 동정기(106)에 입력되어 예측기(102)에서의 처리에 반영되게 된다.

즉, 예측기(102)로부터의 예측 공연비 DVPRE(k)와 목표 공연비 KO2(k)의 편차를 제로로 하도록 피드백하여 얻어진 제1 보정 계수 DKO2OP(k)와, 예측 오차 ERPRE(k)를 제로로 하도록 피드백하여 얻어진 제2 보정 계수 KTIMB가 중첩되어 예측기(102)에 입력되게 된다. 이 때문에, 종래, 촉매 장치(50)의 상류측에 설치되어 있던 LAF 센서(110)를 폐지해도, 촉매 장치(50)의 하류측의 공연비의 예측 정밀도를 확보할 수 있으므로, 촉매 장치(50)의 하류측의 배기 가스의 공연비를 적정치에 수속시킬 수 있고, 그 결과로서, 촉매 장치(50)의 정화 성능을 확보하는 것이 가능해진다. 또한, 엔진(28), 연료 분사 밸브(40) 등의 특성상의 편차, 경년 열화 등에 의한 공연비 오차가 발생한 경우에도, 예측 정밀도의 저하를 회피할 수 있다. 상술한 것처럼, LAF 센서(110)를 생략할 수 있으므로, LAF 센서(110)에 관련된 하니스, ECU(62)의 인터페이스 회로를 생략 할 수 있어, 시스템의 비용 다운, 배치 스페이스의 공간 절약화 등을 도모할 수 있어, 자동 이륜차(12) 등의 배치 공간이 작은 차량에도 용이하게 적용할 수 있다. 통상, LAF 센서(110)는 양호한 동작 특성을 확보하기 위해서, 히터에 의해 일정한 온도를 유지할 필요가 있는데, 본 실시의 형태에서는, LAF 센서용의 히터도 생략할 수 있으므로, 소비 전력의 삭감, 연비의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 예측 정밀도 저하 신호(Sb)의 입력에 의거하여, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)에 의한 처리를 일시 정지하도록 했으므로, 적응 모델 수정기(122)에서의 주기의 제약을 없앨 수 있어, 제1 보정량 연산부(148a) 및 제2 보정량 연산부(148b)를 기동시키는 일정 시간 주기를 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 예측 오차 ERPRE(k)를 제로로 조정시키기까지의 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 예측 정밀도 저하 신호(Sb)의 입력에 의거하여, 예측기(102)로부터의 예측 공연비 DVPRE(k)를 사용하지 않고, 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)에서의 처리를 개시시키도록 했으므로, 실공연비 SVO2(k)가 소정의 목표치를 향하도록 연료 분사량이 제어되어, 단시간에, 예측 정밀도를 확보할 수 있다.

이러한 처리 동작에 의해, 이하의 (a)∼(c)에 나타내는 것과 같은 경우에도, 조기에 촉매 장치(50)의 하류측의 공연비를 적정치로 수속시킬 수 있어, 촉매 장치(50)의 하류측의 배기 가스의 공연비를 적정치로 수속할 수 없는 상태가 계속됨에 의한 이미션 악화를 해소할 수 있다.

(a) 엔진(28), 연료 분사 밸브(40) 등의 특성 편차, 경년 열화 등에 의해, 공연비 오차가 발생함으로써, 동정기(106)에서 예측기(102)의 조정 가능한 범위를 초과하는 큰 예측 오차가 있는 경우

(b) 제어 대상의 움직임 특성이 급변하는 경우(운전 조건의 변화에 의한 배기 가스 볼륨 변화, 에탄올 혼합 연료의 사용 등)

(c) 산소 센서(52)의 불감 대역(공연비가 변화해도 산소 센서(52)의 출력이 거의 변화하지 않는 영역)에 있는 경우

또한, 본 실시의 형태에서는, 예측 정밀도가 확보되었다고 판정된 단계에서, 적응 모델 수정기(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)의 일시 정지를 해제하도록 했으므로, 예측 정밀도가 확보된 단계에서, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)에 의한 제1 보정 계수 DKO2OP(k)의 생성이 재개되기 때문에, 예측 정밀도가 더욱 향상하고, 촉매 장치(50)의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 앞당길 수 있다.

이 경우, 동정기(106)의 파라미터를 초기치로 리셋하도록 했으므로, 예측 정밀도가 확보되었을 때 혹은 예측 정밀도가 확보되었다고 기대되는 단계에서, 동정 파라미터로서, 예측 정밀도가 저하했을 때의 동정 파라미터를 사용하지 않고, 초기치를 사용함으로써, 예측 정밀도의 확보를 유지하는 것이 가능해져, 촉매 장치(50)의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 앞당길 수 있다.

또한, 적응 모델 수정기(122)의 제1 보정량 연산부(148a)에 있어서, 일정 시간 주기로, 제1 기본 연료 분사 맵(118a)에 대한 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차를 제로로 하도록 예측 오차 보정량 θthIJ를 피드백하고, 제1 보정 계수 연산부(150a)에 있어서, 소정의 타이밍에 있어서의 예측 오차 보정량 θthIJ에 의거하여 제2 보정 계수 KTIMB를 구하도록 했으므로, 촉매 장치(50)의 상류에 설치되어 있던 LAF 센서(110)를 폐지했다고 해도, 촉매 장치(50)의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다.

특히, 일정 시간 주기로, 제1 기본 연료 분사 맵(118a)을 엔진 회전수 NE와 스로틀 개도 TH에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차 EWIJ를, 각각 제로로 하도록, 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량 θthIJ를 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량 θthIJ에 의거하여 복수의 영역에 대응한 수정 계수 KTITHIJ를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 제2 보정 계수 KTIMB를 구하도록 했으므로, 제2 보정 계수 KTIMB는, 사용하는 맵값을, 예측 오차 ERPRE(k)가 제로가 되도록 복수의 영역의 수정 계수 KTITHIJ로 수정하는 값이 된다. 따라서, 이러한 특성을 갖는 제2 보정 계수 KTIMB가, 제1 보정 계수 DKO2OP에 중첩됨으로써, 촉매 장치(50)의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 도모할 수 있다.

이는, 제2 기본 연료 분사 맵(118b)에 대응한 제2 보정량 연산부(148b) 및 제2 보정 계수 연산부(150b)에 대해서도 동일하다.

상술의 예에서는, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104) 및 동정기(106)의 처리를 일시 정지하고, 전환부(128)에서 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)로부터의 출력으로 전환하도록 했는데, 예를 들면 ECU(62)로부터의 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여 제1 슬라이딩 모드 제어부(104) 및 동정기(106)의 처리를 일시 정지하고, 전환부(128)에서 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)로부터의 출력으로 전환하도록 해도 된다. 이 경우, 공연비 피드백 조건이 성립하기 전부터 운전 조건 등에 의해 예측 오차가 발생하는 경우에 있어서, 공연비 피드백 조건이 성립한 시점으로부터 초기의 단계에서, 예측 오차를 해소할 수 있다. 또한, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력 시점으로부터 미리 설정한 소정 시간(예측 정밀도가 확보된다고 기대되는 시간)이 경과한 후에 상술의 일시 정지를 해제하도록 해도 된다.

또한, 예측 정밀도의 저하가 판정된 후, 미리 설정된 시간(소정 시간)이 경과한 단계에서, 적응 모델 수정기(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)의 일시 정지를 해제하도록 한 경우는, 1회 이상의 소정 시간이 경과한 후, 예측 정밀도가 확보된 단계에서, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)에 의한 제1 보정 계수 DKO2OP(k)의 생성이 재개되기 때문에, 예측 정밀도가 더욱 향상하고, 촉매 장치(50)의 하류에 있어서의 공연비의 적정화를 앞당길 수 있다. 1회의 소정 시간으로서, 예측 정밀도가 확보된다고 기대되는 시간으로 설정함으로써, 길게는 2회의 소정 시간이 경과한 시점에서 예측 정밀도가 확보되게 된다.

또한, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104) 및 동정기(106)의 처리를 일시 정지하고, 적응 모델 수정기(122)에서의 기동 주기를 짧게 하는 대신에, 적응 모델 수정기(122)에 의한 수정 계수의 조작 게인을 통상보다도 크게 해도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상술의 예에서는, 예측 정밀도가 저하한 경우에, 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)에서, 실공연비 SVO2(k)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백 제어(이 경우, 슬라이딩 모드 제어)하도록 했는데, 통상의 PID 제어를 이용해도 된다. 이 경우, 조기에 예측 정밀도를 확보시키는 것이 가능해진다.

다음에, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)의 변형예를 도 13∼도 17을 참조하면서 설명한다.

제1 변형예에 관련된 공연비 제어부(100a)는, 도 13에 나타내는 바와같이, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 거의 동일한 구성을 갖는데, 가산기(112)로부터의 목표 공연비 K02(k)와 적응 모델 수정기(122)로부터의 제2 보정 계수 KTIMB를 가산기(160)에서 가산하는 점에서 다르다. 이 경우도, 예측기(102) 및 동정기(106)에는, 제1 보정 계수 DKO2OP(k)와 제2 보정 계수 KTIMB가 가산된 값이 입력된다. 따라서, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제2 변형예에 관련된 공연비 제어부(100b)는, 도 14에 나타내는 바와같이, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 거의 같은 구성을 갖는데, 제2 보정 계수 KTIMB를 예측기(102) 및 동정기(106)에는 반영시키지 않고, 가산기(112)로부터의 출력(제1 슬라이딩 모드 제어부(104)로부터의 제1 보정 계수 DKO2OP(k)와 공연비 기준치 산출부(108)로부터의 공연비 기준치를 가산한 값(KO20P(k))과 가산기(134)로부터의 출력(제2 보정 계수 KTIMB에 1을 더한 값)을 승산기(162)로 승산하여 목표 공연비 KO2(k)로 한 점에서 다르다. 이 경우, 제2 보정 계수 KTIMB가 기본 연료 분사량 산출부(116)의 출력에 반영되므로, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제3 변형예에 관련된 공연비 제어부(100c)는, 도 15에 나타내는 바와같이, 제2 변형예에 관련된 공연비 제어부(100b)와 거의 동일한 구성을 갖는데, 가산기(112)로부터의 출력 KO2OP(k)과 적응 모델 수정기(122)로부터의 제2 보정 계수 KTIMB를 가산기(164)로 가산하여 목표 공연비 KO2(k)로 한 점에서 다르다. 이 경우도, 제2 보정 계수 KTIMB가 기본 연료 분사량 산출부(116)의 출력에 반영되기 때문에, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제4 변형예에 관련된 공연비 제어부(100d)는, 도 16에 나타내는 바와같이, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 거의 동일한 구성을 갖는데, 예측기(102)와 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)의 사이에 제1 전환부(128a)를 설치하고, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)의 출력측에 제2 전환부(128b)를 설치한다. 통상시는, 제1 전환부(128a)에서 예측기(102)를 선택하고, 제2 전환부(128b)에서 가산기(112)로의 출력을 선택한다. 이에 따라, 예측기(102)로부터의 예측 공연비 DVPRE(k)가 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)에 입력되므로, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)로부터의 제1 보정 계수 DKO2OP(k)는 가산기(112)에서 공연비 기준치와 가산되어 목표 공연비 KO2(k)로서 출력된다. 한편, 제어부(126)로부터 전환 지시 신호 Sd가 출력되면, 제1 전환부(128a)는 실공연비 SVO2(k)의 입력을 선택하고, 제2 전환부(128b)는 승산기(120)로의 출력을 선택한다. 이에 따라, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)는, 실공연비 (SVO2)와 미리 설정된 목표치(예를 들면 화학량론 영역을 나타내는 고정치)의 오차를 제로로 하도록 피드백한다. 이 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)로부터의 출력은 제2 전환부(128b)를 통하여 승산기(120)에 공급된다. 따라서, 이 제4 변형예에 있어서도, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 이 제4 변형예에 의하면, 제2 슬라이딩 모드 제어부(124)를 생략할 수 있어, 구성의 간략화를 도모할 수 있다.

제5 변형예에 관련된 공연비 제어부(100e)는, 도 17에 나타내는 바와같이, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100)와 거의 동일한 구성을 갖는데, 촉매 장치(50)의 상류측에 LAF 센서(110)를 설치하고, 이 LAF 센서(110)로부터의 검출 공연비 A/F(k)를 이용하는 점에서 다르다. 이 경우, 전환부(128)와 승산기(120)의 사이에, 적응 제어부(114)가 설치된다.

LAF 센서(110)를 이용함으로써, 기본 연료 분사 맵의 정밀도 부족에 의한 예측 정밀도 저하의 조기 해소가 가능해진다. 물론, 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100), 제1 변형예에 관련된 공연비 제어부(100a∼4) 변형예에 관련된 공연비 제어부(100d)에 있어서는, 제1 슬라이딩 모드 제어부(104)로부터의 제1 보정 계수 DKO2OP(k)와 적응 모델 수정부(122)로부터의 제2 보정 계수 KTIMB를 중첩시켜 예측기(102) 및 동정기(106)에 입력하도록 하고 있으므로, 예측 정밀도의 저하를 조기에 해소시킬 수 있는데, LAF 센서(110)를 이용함으로써, 기본 연료 분사 맵(118)의 정밀도 부족에 의한 예측 정밀도 저하의 조기 해소가 가능해진다.

상술한 본 실시의 형태에 관련된 공연비 제어부(100) 및 각종 변형예에 있어서는, 엔진의 공연비 제어에 한정되지 않고, 제어 입력으로부터 출력까지의 수송 지연 시간이 길어, 예측기(102)를 구성할 필요가 있는 제어 시스템에의 적용이 가능하다.

또한, 본 발명에 관련된 공연비 제어 장치는, 상술의 실시의 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 다양한 구성을 얻을 수 있는 것은 물론이다.

10 : 공연비 제어 장치 12 : 자동 이륜차
28 : 엔진 30 : 흡기관
32 : 배기관 38 : 스로틀 밸브
40 : 연료 분사 밸브 44 : 스로틀 센서
48 : PB 센서 50 : 촉매 장치
52 : 산소 센서 62 : ECU
100 : 공연비 제어부 102 : 예측기
104 : 제1 슬라이딩 모드 제어부 106 : 동정기
108 : 공연비 기준치 산출부 110 : LAF 센서
116 : 기본 연료 분사량 산출부 118 : 기본 연료 분사 맵
118a : 제1 기본 연료 분사 맵 118b : 제2 기본 연료 분사 맵
122 : 적응 모델 수정기 124 : 제2 슬라이딩 모드 제어부
126 : 제어부 128 : 전환부
140 : 선택용 맵 142 : 맵 선택부
144 : 필터 처리부 146 : 예측 정밀도 판정부
148a : 제1 보정량 연산부 148b : 제2 보정량 연산부
150a : 제1 보정 계수 연산부 150b : 제2 보정 계수 연산부
152 : 가중부 154 : 슬라이딩 모드 제어부

Claims

적어도 엔진 회전수, 스로틀 개도, 흡입 공기압의 파라미터에 의거하여 엔진(28)에 대한 연료 분사량을 정하는 기본 연료 분사 맵(ll8)과,
엔진(28)의 배기관(32)에 설치된 촉매(50)의 하류에 설치되어, 공연비를 검출하는 공연비 검출 수단(52)과,
상기 촉매(50)의 하류측의 공연비를 예측하는 공연비 예측 수단(102)과,
상기 공연비 예측 수단(102)으로부터의 예측 공연비에 의거하여 상기 연료 분사량에 대한 보정 계수(DKO2OP)를 결정하는 보정 계수 산출 수단(104)을 구비하는 공연비 제어 장치로서,
상기 공연비 예측 수단(102)은, 적어도 상기 공연비 검출 수단(52)으로부터의 실공연비(SVO2) 및 상기 보정 계수(DKO2OP)의 이력에 의거하여 상기 예측 공연비(DVPRE)를 산출하고,
상기 실공연비(SVO2)와 그 실공연비에 대응하는 과거 예측한 상기 예측 공연비(DVPRE)의 편차를 예측 오차(ERPRE)로 하고, 이를 제로로 하도록 상기 보정 계수(DKO2OP)에 대하여 제2의 보정 계수(KTIMB)를 중첩시키는 적응 모델 수정 수단(122)을 갖는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104) 및 상기 적응 모델 수정 수단(122)을 제어하는 제어부(126)를 가지고,
상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 예측 오차(ERPRE)에 의거하여 예측 정밀도를 판정하는 예측 정밀도 판정 수단(146)을 가지고,
상기 제어부(126)는, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의한 처리를 일시 정지하고, 그 동안, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 짧게 하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 공연비 예측 수단(102)을 사용하지 않고, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부(126)는, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도가 확보되었다고 판정된 단계에서, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 보정 계수 산출 수단(104)의 일시 정지를 해제하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104)을 제어하는 제어부(126)를 가지고,
상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 예측 오차(ERPRE)에 의거하여 예측 정밀도를 판정하는 예측 정밀도 판정 수단(146)을 가지고,
상기 제어부(126)는, 상기 예측 정밀도 판정 수단(146)에서, 예측 정밀도의 저하가 판정된 단계에서, 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의해, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백시키는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104) 및 상기 적응 모델 수정 수단(122)을 제어하는 제어부(126)를 가지고,
상기 제어부(126)는, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여, 미리 설정된 시간에 걸쳐 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의한 처리를 일시 정지하고, 그 동안, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 짧게 하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 6에 있어서,
공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여, 상기 공연비 예측 수단(102)을 사용하지 않고, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부(126)는, 상기 미리 설정된 시간이 경과한 단계에서, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 보정 계수 산출 수단(104)의 일시 정지를 해제하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
적어도 상기 보정 계수 산출 수단(104)을 제어하는 제어부(126)를 가지고,
상기 제어부(126)는, 공연비 피드백 조건이 성립한 것을 나타내는 신호(Se)의 입력에 의거하여, 미리 설정된 시간에 걸쳐 상기 보정 계수 산출 수단(104)에 의해, 상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백시키는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 3 또는 청구항 7에 있어서,
상기 실공연비(SVO2)와 미리 설정된 목표치의 오차를 제로로 하도록 피드백하는 전용 피드백 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 피드백 수단은, 슬라이딩 모드 제어 수단(124) 혹은 PID 제어 수단인 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 2 또는 청구항 6에 있어서,
상기 보정 계수 산출 수단(104)은, 상기 예측 공연비(DVPRE)의 오차를 제로로 하도록 상기 보정 계수(DKO2OP)를 피드백하는 슬라이딩 모드 제어 수단(104)이며,
상기 제어부(126)는, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)에 의한 제어 동작을 일시 정지시킴과 더불어, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)의 파라미터를 동정(同定)하는 동정기(106)를 일시 정지시키는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 4 또는 청구항 8에 있어서,
상기 보정 계수 산출 수단(104)은, 상기 예측 공연비(DVPRE)의 오차를 제로로 하도록 상기 보정 계수(DKO2OP)를 피드백하는 슬라이딩 모드 제어 수단(104)이며,
상기 제어부(126)는, 상기 적응 모델 수정 수단(122)의 기동 주기를 원래대로 되돌려, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)의 일시 정지를 해제하고, 상기 슬라이딩 모드 제어 수단(104)의 파라미터를 동정하는 동정기(106)의 파라미터를 초기치로 리셋하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기본 연료 분사 맵(118)은, 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하는 제1 기본 연료 분사 맵(118a)과, 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하는 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 가지고,
또한, 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a) 및 제2 기본 연료 분사 맵(118b) 중, 엔진 회전수 및 스로틀 개도에 의거하여 사용하는 기본 연료 분사 맵을 선택하는 맵 선택 수단(142)을 가지고,
상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 맵 선택 수단(142)에서 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a)이 선택된 경우에, 일정 시간 주기로, 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차(ERPRE)를 제로로 하도록 예측 오차 보정량(θthIJ)을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 예측 오차 보정량(θthIJ)에 의거하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 적응 모델 수정 수단(122)은,
상기 일정 시간 주기로, 상기 예측 오차(ERPRE)에 대하여, 상기 공연비 검출 수단(52)의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분(WSO2S)과, 엔진 회전수와 스로틀 개도의 변화에 대한 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a)의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중 성분(Wtha)과, 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a)을 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시킨 제3 가중 성분(WthIJ)을 중첩시켜, 상기 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차(EwIJ)를 얻는 가중 수단(152)과,
상기 일정 시간 주기로, 상기 복수의 영역에 대응한 상기 보정 모델 오차(EwIJ)를 각각 제로로 하도록, 상기 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량(θthIJ)을 피드백하는 피드백 수단(154)과,
상기 소정의 타이밍에 있어서의 상기 복수의 영역에 대응한 상기 예측 오차 보정량(θthIJ)에 대해서, 각각 상기 복수의 영역에 대응한 제3 가중 성분(WthIJ)을 중첩시켜 상기 복수의 영역에 대응한 수정 계수(KTITHIJ)를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기본 연료 분사 맵(118)은, 엔진 회전수와 스로틀 개도에 의거하는 제1 기본 연료 분사 맵(118a)과, 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하는 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 가지고,
또한, 상기 제1 기본 연료 분사 맵(118a) 및 제2 기본 연료 분사 맵(118b) 중, 엔진 회전수 및 스로틀 개도에 의거하여, 사용하는 기본 연료 분사 맵을 선택하는 맵 선택 수단(142)을 가지고,
상기 적응 모델 수정 수단(122)은, 상기 맵 선택 수단(142)에서 상기 제2 기본 연료 분사 맵(118b)이 선택된 경우에, 일정 시간 주기로, 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의한 가중 성분을 반영시킨 예측 오차를 제로로 하도록 예측 오차 보정량을 피드백하고, 소정의 타이밍에 있어서의 상기 예측 오차 보정량에 의거하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 적응 모델 수정 수단(122)은,
상기 일정 시간 주기로, 상기 예측 오차(ERPRE)에 대해서, 상기 공연비 검출 수단(52)의 공연비에 대한 감도를 반영시킨 제1 가중 성분과, 엔진 회전수와 흡입 공기압의 변화에 대한 상기 제2 기본 연료 분사 맵(118b)의 값의 변화를 반영시킨 제2 가중 성분과, 상기 제2 기본 연료 분사 맵(118b)을 엔진 회전수와 흡입 공기압에 의거하여 구분된 복수의 영역에 대응시킨 제3 가중 성분을 중첩시켜, 상기 복수의 영역에 대응한 보정 모델 오차(EwIJ)를 얻는 가중 수단(152)과,
상기 일정 시간 주기로, 상기 복수의 영역에 대응한 상기 보정 모델 오차(EwIJ)를 각각 제로로 하도록, 상기 복수의 영역에 대응한 예측 오차 보정량(θthIJ)을 피드백하는 피드백 수단(154)과,
상기 소정의 타이밍에 있어서의 상기 복수의 영역에 대응한 상기 예측 오차 보정량에 대하여, 각각 상기 복수의 영역에 대응한 제3 가중 성분을 중첩시켜 상기 복수의 영역에 대응한 수정 계수를 구하고, 모든 수정 계수를 가산하여 상기 제2의 보정 계수(KTIMB)를 구하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 공연비 제어 장치.