JP2701296B2 - Fuel injection amount control device for internal combustion engine - Google Patents
Fuel injection amount control device for internal combustion engineInfo
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関のシリンダ内に流入する燃料の挙
動を記述した物理モデルに基づき設定された制御則によ
り燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御する内燃機関の燃
料噴射量制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a fuel injection amount from a fuel injection valve according to a control law set based on a physical model describing the behavior of fuel flowing into a cylinder of an internal combustion engine. The present invention relates to a fuel injection amount control device for an internal combustion engine for controlling the fuel injection amount.
[従来の技術] 従来より、内燃機関に供給される燃料混合気の空燃比
が目標空燃比になるよう燃料噴射弁からの燃料噴射量を
制御する燃料噴射量制御装置の一つとして、例えば特開
昭59−196930号公報に記載の如く、内燃機関の回転速度
と吸入空気量とから求められる基本燃料噴射量を補正す
る補正値を制御入力、空燃比センサを用いて検出される
空燃比の実測値を制御出力とし、該制御入力と制御出力
との間に線形な近似が成り立つものとして同定を行い、
内燃機関の動的な振舞いを記述する物理モデルを求め、
これに基づき設計された制御則により燃料噴射量を制御
するよう構成された、所謂線形制御理論に基づく制御装
置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as one type of a fuel injection amount control device that controls a fuel injection amount from a fuel injection valve so that an air-fuel ratio of a fuel mixture supplied to an internal combustion engine becomes a target air-fuel ratio, for example, As described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-196930, a correction value for correcting a basic fuel injection amount obtained from the rotation speed of the internal combustion engine and the intake air amount is control input, and the air-fuel ratio detected using the air-fuel ratio sensor is calculated. With the measured value as the control output, identification is performed as that a linear approximation holds between the control input and the control output,
Find a physical model that describes the dynamic behavior of an internal combustion engine,
There is known a control device based on a so-called linear control theory, which is configured to control the fuel injection amount according to a control law designed based on this.
[発明が解決しようとする問題点] しかし上記制御入力量と制御出力量との関係は本来非
線形であり、単に線形近似により物理モデルを求めたの
では内燃機関の動的な振舞いを極めて狭い運転条件下で
しか正確に記述することができないため、従来この種の
制御装置では、線形近似が成り立つとみなし得る複数の
運転領域毎に数式モデルを求め、該数式モデルに基づき
各運転領域毎に制御則を設計しなければならなかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the relationship between the control input amount and the control output amount is inherently non-linear, and the dynamic behavior of the internal combustion engine is extremely narrow if the physical model is simply obtained by linear approximation. Conventionally, this type of control device obtains a mathematical model for each of a plurality of operating regions in which linear approximation can be considered to be valid, and performs control for each operating region based on the mathematical model. The rules had to be designed.
従ってこの種の制御装置では、制御に用いる制御則を
上記物理モデルに対応して内燃機関の各運転領域毎に切
り替えなければならず、制御が煩雑になるといった問題
があった。また各運転領域の境界点では制御則の切り替
えのために制御が不安定になるといった問題もある。Therefore, in this type of control device, the control law used for control must be switched for each operation region of the internal combustion engine in accordance with the physical model, and there is a problem that the control is complicated. There is also a problem that control becomes unstable at a boundary point of each operation region due to switching of a control law.
そこで本願出願人は、上記のような制御則を切り替え
ることなく(即ち一つの制御即で)内燃機関の広範囲な
運転条件下で燃料噴射量を精度よく制御することができ
る燃料噴射量制御装置として、特願昭62−189889号,特
願昭62−189891号等により、吸気管壁面への付着燃料量
及び吸気管内での蒸発燃料量を状態変数として燃料の挙
動を記述した物理モデルに基づき設計された制御則によ
り燃料噴射量を算出し、燃料噴射制御を行なう燃料噴射
量制御装置を提案した。Accordingly, the applicant of the present application has developed a fuel injection amount control device capable of accurately controlling the fuel injection amount under a wide range of operating conditions of the internal combustion engine without switching the control law as described above (that is, with one control immediately). Designed based on a physical model that describes the behavior of fuel using the amount of fuel attached to the intake pipe wall surface and the amount of fuel vaporized in the intake pipe as state variables according to Japanese Patent Application Nos. 62-189889 and 62-189891. A fuel injection amount control device that calculates the fuel injection amount according to the control law and controls the fuel injection is proposed.
この提案の装置においては、上記物理モデルが内燃機
関の吸気サイクルを1周期として離散化されているた
め、算出される燃料噴射量は吸気行程から次の吸気行程
までの間に吸気系に噴射すべき燃料量となる。また燃料
噴射量を算出するには状態変数量(即ち、吸気管壁面へ
の付着燃料量と吸気管内での蒸発燃料量)を知る必要が
あり、これら状態変数量はセンサ等によって直接検出す
ることができないので、上記物理モデルに基づき設定さ
れたオブザーバ等の演算式により算出することとなる。
このため少なくとも状態変数量の算出は内燃機関の吸気
サイクルと同期して行なわねばならず、上記提案の装置
では、内燃機関の吸気サイクル毎に燃料噴射を行ない、
状態変数量はその燃料噴射が実行される度に算出するよ
うにされている。In the proposed device, since the physical model is discretized with the intake cycle of the internal combustion engine as one cycle, the calculated fuel injection amount is injected into the intake system between the intake stroke and the next intake stroke. Should be the amount of fuel to be consumed Further, to calculate the fuel injection amount, it is necessary to know the state variable amounts (that is, the amount of fuel adhering to the intake pipe wall surface and the amount of evaporative fuel in the intake pipe), and these state variable amounts must be directly detected by sensors or the like. Therefore, it is calculated by an arithmetic expression such as an observer set based on the physical model.
For this reason, at least the calculation of the state variable amount must be performed in synchronization with the intake cycle of the internal combustion engine, and in the proposed device, fuel injection is performed for each intake cycle of the internal combustion engine,
The state variable amount is calculated each time the fuel injection is executed.
ところが上記提案の装置では、内燃機関の減速運転時
等に燃料噴射を禁止する燃料カット制御のことは考えら
れていなかったため、上記装置でそのまま燃料カット制
御を実行すると、燃料カット制御実行時には状態変数量
が更新されず、燃料カット制御復帰時には、燃料カット
制御実行前の状態変数量に基づき算出された燃料噴射量
によって燃料噴射が実行されることとなり、空燃比が目
標空燃比から大きくずれるといった問題が発生する。特
に上記特願昭62−189891号により提案した装置では、空
燃比のフィードバックを行なわないので、空燃比が一旦
目標空燃比からずれると復帰するのに時間がかかり、大
きな問題となる。However, in the proposed device, the fuel cut control for inhibiting the fuel injection during the deceleration operation of the internal combustion engine or the like was not considered, and if the fuel cut control is directly executed by the device, the state changes when the fuel cut control is executed. The quantity is not updated, and when returning to the fuel cut control, the fuel injection is performed by the fuel injection amount calculated based on the state variable amount before the execution of the fuel cut control, and the air-fuel ratio deviates significantly from the target air-fuel ratio. Occurs. In particular, in the device proposed in Japanese Patent Application No. 62-189891, the feedback of the air-fuel ratio is not performed. Therefore, once the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio, it takes a long time to recover, and this is a serious problem.
尚、燃料カット制御実行時には、燃料噴射弁からの燃
料供給がないので状態変数量は減少し、最終的には0と
なってしまうので、燃料カット制御が実行された場合に
は状態変数量を一律に0に変更することも考えられる
が、燃料カット制御の実行時間が短く、各状態変数量が
0にならないうちに通常の燃料噴射制御に復帰すること
もあり、このように構成してもあらゆる運転条件下で空
燃比の制御精度を確保することはできない。When the fuel cut control is executed, the state variable amount decreases because there is no fuel supply from the fuel injection valve, and eventually becomes 0. Therefore, when the fuel cut control is executed, the state variable amount is reduced. Although it is conceivable to uniformly change the value to 0, the execution time of the fuel cut control is short, and the fuel injection control may return to the normal fuel injection control before each state variable reaches 0. The control accuracy of the air-fuel ratio cannot be ensured under all operating conditions.
そこで本発明は、上記のように吸気管壁面への付着燃
料量及び吸気管内での蒸発燃料量を状態変数として燃料
の挙動を既述した物理モデルに則って燃料噴射量を制御
する装置において、燃料カット制御を実行する場合に、
燃料カット制御復帰時の空燃比の制御精度を確保できる
ようにすることを目的としてなされた。Therefore, the present invention provides an apparatus for controlling the fuel injection amount based on the physical model described above with the fuel behavior as a state variable using the amount of fuel attached to the intake pipe wall surface and the amount of evaporated fuel in the intake pipe as described above. When executing fuel cut control,
The purpose was to ensure the control accuracy of the air-fuel ratio when returning from the fuel cut control.
[問題点を解決するための手段] 即ち上記目的を達するためになされた本発明の構成
は、第1図に例示する如く、 吸気管M1壁面への付着燃料量fw及び該吸気管M1内での
蒸発燃料量fvを状態変数として内燃機関M2の1サイクル
毎にシリンダM3内に流入する燃料の挙動を記述した物理
モデルに則って、燃料噴射弁M4から内燃機関M2の1サイ
クル毎に噴射供給する燃料噴射量qを制御する内燃機関
の燃料噴射量制御装置であって、 内燃機関M2の回転速度ω、スロットルバルブの開閉状
態、吸気管M1内での燃料の飽和蒸気圧Ps、及びシリンダ
M3内への流入空気量mを検出する運転状態検出手段M5
と、 少なくとも上記飽和蒸気圧Psに基づき吸気管M1壁面か
らの燃料蒸発量Vfを算出し、該算出結果を上記回転速度
ωで除算して内燃機関1サイクル当りの単位蒸発量Vfw
を求める単位蒸発量算出手段M6と、 内燃機関M2の1サイクル毎に、上記単位蒸発量Vfwと
燃料噴射弁M4からの燃料噴射量qとに基づき状態変数量
fw,fvを推定する推定手段M7と、 内燃機関M2の1サイクル毎に、上記単位蒸発量Vfw,状
態変数量fw,fv及び上記運転状態検出手段M5で検出され
た空気量mと目標燃空比λrとの積λr・mに基づき、
燃料噴射弁M4からの燃料噴射量qを算出する燃料噴射量
算出手段M8と、 内燃機関M2の1サイクル毎に上記燃料噴射量算出手段
M8の算出結果qに応じて燃料噴射弁M4を駆動し、燃料噴
射を実行する燃料噴射実行手段M9と、 内燃機関M2の回転速度ω及びスロットルバルブの開閉
状態に基づき、内燃機関M2の燃料カット制御条件が成立
しているか否かを判断する判断手段M10と、 該判断手段M10で肯定判断された場合に、上記燃料噴
射実行手段M9による燃料噴射弁M4の駆動を禁止する燃料
カット制御手段M11と、 を備え、上記推定手段M7が、燃料カット制御条件非成立
時には燃料噴射を行なう度に状態変数量fw,fvを算出
し、燃料カット制御条件成立時には燃料噴射タイミング
と同期した所定の時期に、燃料噴射量qを0として状態
変数量fw,fvを算出することを特徴とする内燃機関の燃
料噴射量制御装置を要旨としている。[Means for Solving the Problems] That is, the configuration of the present invention made to achieve the above object is, as illustrated in FIG. 1, the amount of fuel fw adhering to the wall surface of the intake pipe M1 and the inside of the intake pipe M1. Injecting and supplying fuel from the fuel injection valve M4 every cycle of the internal combustion engine M2 according to a physical model that describes the behavior of fuel flowing into the cylinder M3 every cycle of the internal combustion engine M2 using the evaporated fuel amount fv as a state variable. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine that controls a fuel injection amount q to be controlled, comprising: a rotation speed ω of an internal combustion engine M2, an opening / closing state of a throttle valve, a saturated vapor pressure Ps of fuel in an intake pipe M1, and a cylinder.
Operating state detecting means M5 for detecting the amount m of air flowing into M3
Calculating the fuel evaporation amount Vf from the wall surface of the intake pipe M1 based on at least the saturated vapor pressure Ps, dividing the calculation result by the rotation speed ω, and calculating the unit evaporation amount Vfw per cycle of the internal combustion engine.
And a state variable amount based on the unit evaporation amount Vfw and the fuel injection amount q from the fuel injection valve M4 for each cycle of the internal combustion engine M2.
estimating means M7 for estimating fw, fv; and, for each cycle of the internal combustion engine M2, the unit evaporation amount Vfw, the state variable amounts fw, fv, the air amount m detected by the operating state detecting means M5, and the target fuel air. Based on the product λr · m with the ratio λr,
A fuel injection amount calculating means M8 for calculating a fuel injection amount q from the fuel injection valve M4; and the fuel injection amount calculating means for each cycle of the internal combustion engine M2.
A fuel injection execution unit M9 that drives the fuel injection valve M4 according to the calculation result q of M8 to execute fuel injection, and a fuel cut of the internal combustion engine M2 based on the rotational speed ω of the internal combustion engine M2 and the open / close state of the throttle valve. Determining means M10 for determining whether a control condition is satisfied; and fuel cut control means M11 for prohibiting driving of the fuel injection valve M4 by the fuel injection executing means M9 when the determination means M10 makes an affirmative determination. When the fuel cut control condition is not satisfied, the estimation means M7 calculates the state variable amounts fw, fv each time fuel injection is performed, and at a predetermined time synchronized with the fuel injection timing when the fuel cut control condition is satisfied. The gist of the present invention is a fuel injection amount control device for an internal combustion engine, wherein the state variable amounts fw and fv are calculated by setting the fuel injection amount q to 0.
ここで運転状態検出手段M5は、内燃機関M2の回転速度
ω、スロットルバルブの開閉状態、吸気管M1内での燃料
の飽和蒸気圧Ps、及びシリンダM3内への流入空気量mを
検出するためのもので、まず内燃機関M2の回転速度ωを
検出するものとしては、従来より内燃機関の制御装置に
使用されている回転速度センサを用いることができる。
またスロットルバルブの開閉状態を検出するには、スロ
ットルバルブ全閉時にオン状態となるスロットル全閉ス
イッチ、或はスロットルバルブの開度に応じた信号を発
生するスロットル開度センサ等を用いることができる。Here, the operating state detecting means M5 detects the rotational speed ω of the internal combustion engine M2, the opening / closing state of the throttle valve, the saturated vapor pressure Ps of the fuel in the intake pipe M1, and the amount m of air flowing into the cylinder M3. For detecting the rotation speed ω of the internal combustion engine M2, a rotation speed sensor conventionally used in a control device of an internal combustion engine can be used.
To detect the open / closed state of the throttle valve, a throttle fully closed switch that is turned on when the throttle valve is fully closed, a throttle opening sensor that generates a signal corresponding to the opening of the throttle valve, or the like can be used. .
次に吸気管M1内での飽和状気圧Psはセンサにより直接
検出することは難しいが、飽和蒸気圧Psは吸気管壁面へ
の付着燃料温度Tの関数であり、付着燃料温度Tは内燃
機関M2のウォータジャケット水温或は吸気ポート付近の
シリンダヘッド温度によって代表させることができるの
で、温度センサによりウォータジャケット水温或はシリ
ンダヘッド温度を検出し、その検出結果T(゜K)をパ
ラメータとする次式(1)に示す如き演算式を用いて飽
和蒸気圧Psを求めるようにすればよい。Next, it is difficult to directly detect the saturated atmospheric pressure Ps in the intake pipe M1 by a sensor, but the saturated vapor pressure Ps is a function of the temperature T of the fuel adhering to the wall of the intake pipe. Can be represented by the water jacket water temperature or the cylinder head temperature near the intake port. Therefore, the water jacket water temperature or the cylinder head temperature is detected by the temperature sensor, and the detection result T (゜ K) is used as a parameter. The saturated vapor pressure Ps may be obtained by using an arithmetic expression as shown in (1).
Ps=β1・T2−β2・T+β3 …(1) (但し、β1,β2,β3:定数) また次にシリンダM3内に流入する空気量mは、例えば
吸気管圧力Pと吸気温度Tiと内燃機関M2の回転速度ωと
をパラメータとする次式(2) m={βx(ω)・P−βy(ω)}/Ti …(2) により容易に算出することができるので、吸気管圧力P
及び吸気温度Tiを周知の吸気圧センサ及び吸気温センサ
により検出し、その検出結果と上記回転速度センサによ
る検出結果とに基づき上式(2)を用いて求めるように
すればよい。また吸気管圧力Pの回転速度ωとをパラメ
ータとするマップにより基本空気量mを求めその算出結
果を吸気温度によって補正することで空気量mを求める
こともできる。更にスロットルバルブ上流に周知のエア
フロメータを設けて吸気管M1内に流入する空気量を検出
し、その検出結果に基づき吸気行程時にシリンダM3内に
流入する空気量mを推定するようにしてもよい。Ps = β1 · T 2 −β2 · T + β3 (1) (where β1, β2, β3 are constants) Further, the air amount m flowing into the cylinder M3 is, for example, the intake pipe pressure P, the intake temperature Ti, and the internal combustion. (2) m = {βx (ω) · P−βy (ω)} / Ti (2) using the rotation speed ω of the engine M2 as a parameter. P
In addition, the intake air temperature Ti and the intake air temperature sensor may be detected by a known intake pressure sensor and an intake air temperature sensor, and based on the detection result and the detection result by the rotation speed sensor, the above equation (2) may be used. Further, the basic air amount m is obtained from a map using the rotation speed ω of the intake pipe pressure P as a parameter, and the calculation result is corrected based on the intake air temperature to obtain the air amount m. Further, a well-known air flow meter may be provided upstream of the throttle valve to detect the amount of air flowing into the intake pipe M1, and estimate the amount m of air flowing into the cylinder M3 during the intake stroke based on the detection result. .
次に上記構成の基本となる物理モデルの一例について
説明する。Next, an example of a basic physical model of the above configuration will be described.
まず内燃機関M2のシリンダM3内に流入する燃料量fc
は、燃料噴射弁M4からの燃料噴射量qと、吸気管M1壁面
への付着燃料量fwと、吸気管M1内部での蒸発燃料量fvと
を用いて次式(3)のように記述することができる。First, the fuel amount fc flowing into the cylinder M3 of the internal combustion engine M2
Is described as the following equation (3) using the fuel injection amount q from the fuel injection valve M4, the amount fw of fuel adhering to the wall surface of the intake pipe M1, and the amount fv of evaporated fuel inside the intake pipe M1. be able to.
fc=α1・q+α2・fw+α3・fv …(3) 即ち上記燃料量fcは、燃料噴射弁M4からの噴射燃料の
直接流入量α1・qと、その噴射燃料が付着した吸気管
M1からの間接流入量α2・fwと、噴射燃料或は壁面付着
燃料の蒸発により吸気管M1内部に存在する蒸発燃料の流
入量α3・fvとの総和であると考えられることから、上
式(3)のようにシリンダM3内に流入する燃料量fcを記
述することができるのである。fc = α1 · q + α2 · fw + α3 · fv (3) That is, the fuel amount fc is the direct inflow amount α1 · q of the injected fuel from the fuel injection valve M4 and the intake pipe to which the injected fuel adheres.
Since it is considered to be the sum of the indirect inflow amount α2 · fw from M1 and the inflow amount α3 · fv of the evaporated fuel existing inside the intake pipe M1 due to the evaporation of the injected fuel or the wall-adhered fuel, the above equation ( As in 3), the fuel amount fc flowing into the cylinder M3 can be described.
上式(3)において、燃料噴射量qは燃料噴射弁M4の
制御量によって定まるので、吸気管M1壁面への付着燃料
量fw及び吸気管M1内での蒸発燃料量fvを知ることができ
れば、燃料量fcを予測することができる。In the above equation (3), since the fuel injection amount q is determined by the control amount of the fuel injection valve M4, if the amount of fuel fw adhering to the wall of the intake pipe M1 and the amount of fuel vapor fv in the intake pipe M1 can be known, The fuel amount fc can be predicted.
そこで次に上記付着燃料量fw及び蒸発燃料量fvについ
て考える。Therefore, the amount of deposited fuel fw and the amount of evaporated fuel fv will now be considered.
まず吸気管M1壁面への付着燃料量fwは、吸気行程時の
シリンダM3内への流入によって、吸気サイクル毎にその
一部α2が減少する他、吸気管M1内部への蒸発によって
減少し、吸気サイクルと同期して燃料噴射弁M4から噴射
される燃料噴射量qの一部α4が付着することによって
増加する。また吸気行程毎の吸気管M1壁面からの燃料蒸
発量は、α5・Vf/ωとして表すことができる。このた
め吸気管M1壁面への付着燃料量fwは次式(4)に示す如
く記述できる。First, the amount of fuel fw adhering to the wall of the intake pipe M1 decreases by a part of α2 in each intake cycle due to inflow into the cylinder M3 during the intake stroke, and also decreases due to evaporation into the intake pipe M1. It increases due to the attachment of a part α4 of the fuel injection amount q injected from the fuel injection valve M4 in synchronization with the cycle. Further, the amount of fuel evaporation from the wall of the intake pipe M1 for each intake stroke can be expressed as α5 · Vf / ω. Therefore, the amount fw of fuel adhering to the wall of the intake pipe M1 can be described as shown in the following equation (4).
fw(k+1)=(1−α2)・fw(k)+α4・q
(k) −α5・Vf(k)/ω(k) …(4) (但し、k:吸気サイクル) 一方吸気管M1内部での蒸発燃料量fvは、吸気行程時の
シリンダM3内への流入によって、吸気サイクル毎にその
一部α3が減少する他、燃料噴射量qの一部α6が蒸発
することによって増加し、更に上記付着燃料の燃料蒸発
によって増加する。このため吸気管M1内の蒸発燃料量fv
は次式(5)に示す如く記述できる。fw (k + 1) = (1−α2) · fw (k) + α4 · q
(K) −α5 · Vf (k) / ω (k) (4) (where k is the intake cycle) On the other hand, the amount of fuel vapor fv in the intake pipe M1 flows into the cylinder M3 during the intake stroke. As a result, a part α3 of the fuel injection amount q is increased by evaporating a part of the fuel injection amount q, and further increased by fuel evaporation of the adhering fuel, in addition to the reduction of the part α3 in each intake cycle. Therefore, the fuel vapor amount fv in the intake pipe M1
Can be described as shown in the following equation (5).
fv(k+1)=(1−α3)・fv(k)+α6・q
(k) +α5・Vf(k)/ω(k) …(5) 次に内燃機関M2のシリンダM3内に吸入された燃料量fc
(k)は、内燃機関M2に供給された燃料混合気の燃空比
λ(k)とシリンダM3内に流入した空気量m(k)とか
ら、次式(6)のように記述できる。fv (k + 1) = (1−α3) · fv (k) + α6 · q
(K) + α5 · Vf (k) / ω (k) (5) Next, the fuel amount fc drawn into the cylinder M3 of the internal combustion engine M2.
(K) can be described as the following equation (6) from the fuel-air ratio λ (k) of the fuel mixture supplied to the internal combustion engine M2 and the air amount m (k) flowing into the cylinder M3.
fc(k)=λ(k)・m(k)…(6)
したがって上記各式の係数α1〜α6をシステム同定
の手法により決定すれば、次式(7)及び(8)に示す
如く、内燃機関M2の吸気サイクルをサンプリング周期と
して離散系で表現された、吸気管壁面への付着燃料量と
蒸気燃料量とを状態変数とする状態方程式(7)及び出
力方程式(8)を得ることができ、これによって内燃機
関での燃料挙動を表す物理モデルが定まる。fc (k) = λ (k) · m (k) (6)
Therefore, if the coefficients α1 to α6 in the above equations are determined by a system identification method, as shown in the following equations (7) and (8), the intake system represented by a discrete system using the intake cycle of the internal combustion engine M2 as a sampling cycle. A state equation (7) and an output equation (8) using the amount of fuel adhering to the pipe wall surface and the amount of steam fuel as state variables can be obtained, and a physical model representing fuel behavior in the internal combustion engine is determined.
単位蒸発量算出手段M6は、上記(7)式におけるVf/
ωを算出するためのもので、吸気管M1内での飽和蒸気圧
Psを一つのパラメータとして吸気管M1壁面に付着した燃
料の蒸発量Vfを算出し、その算出結果を内燃機関M2の回
転速度ωで除算することで単位蒸発量Vfw(即ちVf/ω)
を算出する。まず吸気管M1壁面からの燃料蒸発量Vfは、
正確には運転状態検出手段M5で検出された飽和蒸気圧Ps
と吸気管圧力Pとの関数として求めることができ、また
燃料蒸発量Vfは飽和蒸気圧Psによって大きく変化するの
で、飽和蒸気圧Psのみから近似的に求めることもでき
る。このため単位蒸発量算出手段M6としては、吸気管圧
力Pと飽和蒸気圧Ps,或は飽和蒸気圧Psのみをパラメー
タとするマップや演算式を用いて燃料蒸発量Vfを算出
し、その算出結果を回転速度ωで除算するように構成す
ればよい。 The unit evaporation amount calculating means M6 calculates Vf /
For calculating ω, the saturated vapor pressure in the intake pipe M1
Using Ps as one parameter, the evaporation amount Vf of the fuel attached to the wall of the intake pipe M1 is calculated, and the calculation result is divided by the rotation speed ω of the internal combustion engine M2 to obtain a unit evaporation amount Vfw (that is, Vf / ω).
Is calculated. First, the fuel evaporation amount Vf from the intake pipe M1 wall surface is
To be precise, the saturated vapor pressure Ps detected by the operating state detecting means M5
And the intake pipe pressure P, and the fuel evaporation amount Vf varies greatly depending on the saturated vapor pressure Ps, so that the fuel evaporation amount Vf can be approximately determined only from the saturated vapor pressure Ps. For this reason, the unit evaporation amount calculating means M6 calculates the fuel evaporation amount Vf using a map or an arithmetic expression using only the intake pipe pressure P and the saturated vapor pressure Ps or only the saturated vapor pressure Ps as parameters. May be divided by the rotation speed ω.
次に推定手段M7及び燃料噴射量算出手段M8は、上記
(7)及び(8)式の物理モデルに基づき設定される。Next, the estimating means M7 and the fuel injection amount calculating means M8 are set based on the physical models of the above equations (7) and (8).
まず推定手段M7は付着燃料量fw及び蒸発燃料量fvを推
定するためのものであるが、これら各値は回転速度ωの
ようにセンサを用いて直接検出できず、まず空気量mの
ようにセンサによる検出結果をパラメータとする演算式
等を用いて間接的に検出することもできないので、この
推定手段M7を用いて推定するようにされているのであ
る。そしてこの推定手段M7としては、例えば、最小次元
オブザーバ(Minimal Order Observer)、同一次元オブ
ザーバ(Identity Observer)、有限整定オブザーバ(D
ead Beat Observer)、線形関数オブザーバ(Linear Fu
nction Observer)或は適応オブザーバ(Adaptive Obse
rver)として、古田勝久他著「基礎システム理論」(昭
和53年)コロナ社、或は古田勝久他著「メカニカルシス
テム制御」(昭和59年)オーム社等、に詳解されている
周知の設計法により、上記(7)及び(8)式に基づき
オブザーバとして構成するか、或は上記(7)式をその
まま用いて状態変数を算出するよう構成することによっ
て実現できる。First, the estimating means M7 is for estimating the adhering fuel amount fw and the evaporative fuel amount fv, but these values cannot be directly detected using a sensor like the rotational speed ω, but first, like the air amount m. Since indirect detection is not possible using an arithmetic expression or the like that uses the detection result of the sensor as a parameter, the estimation is performed using this estimation means M7. As the estimating means M7, for example, a minimum dimension observer (Minimal Order Observer), an identical dimension observer (Identity Observer), a finite settling observer (D
ead Beat Observer), Linear Function Observer (Linear Fu)
nction Observer or Adaptive Obse
Well-known design methods such as those described in Katsuhisa Furuta et al., “Basic System Theory” (1973), Corona Corporation, or Katsuhisa Furuta et al., “Mechanical System Control” (1984), Ohmsha, etc. Thus, it can be realized by configuring as an observer based on the above equations (7) and (8), or by calculating the state variable using the above equation (7) as it is.
また燃料噴射量算出手段M8は、内燃機関M2に供給され
る燃料混合気の燃空比を目標燃空比λrに制御すべく、
単位蒸発量Vfw,付着燃料量fw,蒸発燃料量fv,及び運転状
態検出手段M5で検出された空気量mと目標燃空比λとの
積(即ちシリンダM3内に流入させる目標燃料量)λrm、
に基づき燃料噴射弁M4からの燃料噴射量qを算出するた
めのもので、上記(7)及び(8)式の上記物理モデル
に基づき、周知の設計手法によって演算式を設定し、該
演算式を用いて、上記各値に所定係数を乗じた値を加算
することで燃料噴射量qを算出するようにすればよい。Further, the fuel injection amount calculation means M8 controls the fuel-air ratio of the fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine M2 to the target fuel-air ratio λr.
The product of the unit evaporation amount Vfw, the attached fuel amount fw, the evaporated fuel amount fv, and the air amount m detected by the operating state detecting means M5 and the target fuel-air ratio λ (that is, the target fuel amount flowing into the cylinder M3) λrm ,
Is used to calculate the fuel injection amount q from the fuel injection valve M4 based on the above formula. Based on the physical model of the above formulas (7) and (8), a calculation formula is set by a well-known design method, and the calculation formula is calculated. The fuel injection amount q may be calculated by adding a value obtained by multiplying each of the above values by a predetermined coefficient.
尚、この制御量算出手段M8としては、外乱によって燃
空比が目標燃空比から大きくずれることのないよう、内
燃機関M2のシリンダ内に流入する燃料量を検出し、その
検出結果と上記目標燃料量λrmとの偏差を逐次加算し、
該検出結果に係数を掛けた値を上記燃料噴射量qの算出
結果に加算して制御に用いる燃料噴射量qとする、所謂
サーボ系(Servo System)に拡大された制御量算出手段
として構成してもよい。この場合、内燃機関M2のシリン
ダ内に流入した燃料量を検出する必要があるが、これに
は周知の空燃比センサを用いて内燃機関M2に供給された
燃料混合気の燃空比λを検出し、この検出結果に上記運
転状態検出手段M5で検出された空気量mを乗算すること
で燃料λmを求めるようにすればよい。The control amount calculating means M8 detects the amount of fuel flowing into the cylinder of the internal combustion engine M2 so that the fuel-air ratio does not greatly deviate from the target fuel-air ratio due to disturbance. The deviation from the fuel amount λrm is sequentially added,
A control amount calculating means expanded to a so-called servo system (Servo System), in which a value obtained by multiplying the detection result by a coefficient is added to the calculation result of the fuel injection amount q to obtain a fuel injection amount q used for control. You may. In this case, it is necessary to detect the amount of fuel that has flowed into the cylinder of the internal combustion engine M2. For this purpose, the fuel-air ratio λ of the fuel mixture supplied to the internal combustion engine M2 is detected using a known air-fuel ratio sensor. Then, the fuel λm may be obtained by multiplying the detection result by the air amount m detected by the operating state detecting means M5.
次に判断手段M10及び燃料カット制御手段M11は、内燃
機関M2がスロットル全閉となる減速運転状態で、しかも
その回転速度ωが所定値以上であるといった燃料カット
制御条件が成立したとき、燃料噴射弁M4からの燃料噴射
を禁止する周知の燃料カット制御を実行するためのもの
で、判断手段M10はその燃料カット制御の実行条件が成
立したか否かを判断し、燃料カット制御条件が成立する
と、燃料カット制御手段M11が燃料噴射実行手段M9の動
作を禁止して燃料噴射弁M4からの燃料噴射を中止する。Next, the judgment means M10 and the fuel cut control means M11 perform the fuel injection when the fuel cut control condition that the internal combustion engine M2 is in the deceleration operation in which the throttle is fully closed and the rotational speed ω is equal to or higher than a predetermined value is satisfied. This is for performing a well-known fuel cut control that prohibits fuel injection from the valve M4, and the determination means M10 determines whether or not an execution condition of the fuel cut control is satisfied, and when the fuel cut control condition is satisfied, Then, the fuel cut control means M11 prohibits the operation of the fuel injection execution means M9 and stops the fuel injection from the fuel injection valve M4.
[作用] このように構成された本発明の燃料噴射量制御装置に
おいては、判断手段M10が内燃機関M2燃料カット制御条
件が成立したと判断すると、燃料カット制御手段M11が
動作して燃料噴射実行手段M9による燃料噴射弁M4の駆動
を禁止し、燃料カット制御を実行させる。また推定手段
M7は、通常、燃料噴射実行手段M9による燃料噴射実行
後、そのときの噴射燃料量qを一つのパラメータとして
状態変数量fw及びfvを算出するが、燃料カット制御実行
時には、燃料噴射実行手段M9による燃料噴射弁M4の駆動
(即ち燃料噴射)が実行されないので、燃料噴射タイミ
ングと同期したタイミングで燃料噴射量qを0として状
態変数量fw及びfvの推定を行なう。[Operation] In the fuel injection amount control device of the present invention configured as described above, when the determining means M10 determines that the internal combustion engine M2 fuel cut control condition is satisfied, the fuel cut control means M11 operates to execute fuel injection. The driving of the fuel injection valve M4 by the means M9 is prohibited, and the fuel cut control is executed. Estimation means
M7 normally calculates the state variable amounts fw and fv using the injected fuel amount q as one parameter after executing the fuel injection by the fuel injection executing unit M9, but when executing the fuel cut control, the fuel injection executing unit M9 (I.e., fuel injection) is not executed, and the state variable quantities fw and fv are estimated by setting the fuel injection amount q to 0 at a timing synchronized with the fuel injection timing.
このため本発明では、燃料カット制御実行時にも状態
変数量fw及びfvが逐次更新されることとなり、燃料カッ
ト制御復帰時の燃料噴射量qを実際の値に対応した状態
変数量fw及びfvに基づき算出することができ、燃料カッ
ト制御復帰時の空燃比の制御精度を確保することが可能
となる。For this reason, in the present invention, the state variable amounts fw and fv are also sequentially updated even during execution of the fuel cut control, and the fuel injection amount q at the time of returning from the fuel cut control is changed to the state variable amounts fw and fv corresponding to the actual values. The control accuracy of the air-fuel ratio at the time of returning from the fuel cut control can be ensured.
[実施例] 以下本発明の実施例を図面と共に説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず第2図は本発明が適用された内燃機関2及びその
周辺装置の構成を表す概略構成図である。First, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an internal combustion engine 2 and peripheral devices to which the present invention is applied.
図に於て4はエアクリーナ6を介して空気を吸入する
吸気管を表し、この吸気管4には、吸気量を制御するた
めのスロットルバルブ8、その開度を検出するためのス
ロットル開度センサ9、吸気の脈動を抑えるためのサー
ジタンク10、その内部の圧力(吸気管圧力)Pを検出す
る吸気圧センサ12、及び吸気温度Tiを検出する吸気温セ
ンサ14が備えられている。In the figure, reference numeral 4 denotes an intake pipe for sucking air through an air cleaner 6. The intake pipe 4 has a throttle valve 8 for controlling the amount of intake air and a throttle opening sensor for detecting the opening of the throttle valve. 9, a surge tank 10 for suppressing pulsation of intake air, an intake pressure sensor 12 for detecting a pressure (intake pipe pressure) P inside the surge tank 10, and an intake temperature sensor 14 for detecting an intake temperature Ti.
一方16は排気管で、排気を浄化するための三元触媒コ
ンバータ18が備えられている。On the other hand, reference numeral 16 denotes an exhaust pipe provided with a three-way catalytic converter 18 for purifying exhaust gas.
また当該内燃機関2には、その運転状態を検出するた
めのセンサとして、上記スロットル開度センサ9,吸気圧
センサ12,及び吸気温センサ14の他、ディストリビュー
タ20の回転から内燃機関2の回転速度ωを検出するため
の回転速度センサ22、同じくディストリビュータ20の回
転から内燃機関2への燃料噴射タイミングを検出するた
めのクランク角センサ24、及び内燃機関2のウォータジ
ャケットに取り付けられた冷却水温Tを検出するための
水温センサ26が備えられている。尚ディストリビュータ
20はイグナイタ28からの高電圧を所定の点火タイミング
で点火プラグ29に印加するためのものである。The internal combustion engine 2 includes a throttle opening sensor 9, an intake pressure sensor 12, and an intake air temperature sensor 14 as sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 2, and a rotational speed of the internal combustion engine 2 based on the rotation of the distributor 20. A rotation speed sensor 22 for detecting ω, a crank angle sensor 24 for detecting the timing of fuel injection from the rotation of the distributor 20 to the internal combustion engine 2, and a cooling water temperature T attached to a water jacket of the internal combustion engine 2. A water temperature sensor 26 for detection is provided. Distributor
Numeral 20 is for applying a high voltage from the igniter 28 to the ignition plug 29 at a predetermined ignition timing.
そして上記各センサからの検出信号は、マイクロコン
ピュータを中心とする論理演算回路として構成された電
子制御回路30に出力され、燃料噴射弁32を駆動して燃料
噴射弁32からの燃料噴射量を制御するのに用いられる。A detection signal from each of the above sensors is output to an electronic control circuit 30 configured as a logical operation circuit centered on a microcomputer, and drives the fuel injection valve 32 to control the fuel injection amount from the fuel injection valve 32. Used to do.
即ち電子制御回路30は、予め設定された制御プログラ
ムに従って燃料噴射量制御のための演算処理を実行する
CPU40、CPU40で演算処理を実行するのに必要な制御プロ
グラムや初期データが予め記録されたROM42、同じくCPU
40で演算処理を実行するのに用いられるデータが一時的
に読み書きされるRAM44、上記各センサからの検出信号
を入力するための入力ポート46、及びCPU40での演算結
果に応じて燃料噴射弁32に駆動信号を出力するための出
力ポート48、等から構成され、内燃機関2のシリンダ2a
内に流入する燃料混合気の燃空比λが予め設定された目
標燃空比λrになるように燃料噴射弁32からの燃料噴射
量qを制御する。That is, the electronic control circuit 30 performs an arithmetic process for controlling the fuel injection amount according to a preset control program.
CPU 40, a ROM 42 in which control programs and initial data necessary for executing arithmetic processing by the CPU 40 are recorded in advance,
A RAM 44 for temporarily reading and writing data used to execute arithmetic processing at 40, an input port 46 for inputting a detection signal from each of the above sensors, and a fuel injection valve 32 according to the arithmetic result at the CPU 40. And an output port 48 for outputting a drive signal to the cylinder 2a of the internal combustion engine 2.
The fuel injection amount q from the fuel injection valve 32 is controlled such that the fuel / air ratio λ of the fuel mixture flowing into the fuel tank reaches a preset target fuel / air ratio λr.
次にこの燃料噴射制御に使用される制御系の基本を第
3図に示すブロックダイヤグラムに基づいて説明する。
尚、第3図は制御系を示す図であって、ハード的な構成
を示すものではなく、実際には第4図のフローチャート
に示した一連のプログラムの実行により、離散系として
実現される。また本実施例の制御系は、前述の(7)及
び(8)式に示した物理モデルに基づき設計されてい
る。Next, the basics of a control system used for this fuel injection control will be described based on a block diagram shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a control system, and does not show a hardware configuration, but is actually realized as a discrete system by executing a series of programs shown in the flowchart of FIG. Further, the control system of the present embodiment is designed based on the physical model shown in the above-described equations (7) and (8).
第3図に示すように、本実施例の制御系では、まず吸
気圧センサ12で検出された吸気管圧力P及び水温センサ
26で検出された冷却水温Tが第1演算部P1に入力され
る。すると第1演算部P1では、その入力された冷却水温
Tが前述の(1)式の如き演算式を用いて吸気管4内で
の燃料の飽和蒸気圧Psに変換され、更にその変換された
飽和蒸気圧Psと吸気管圧力Pとから吸気管4の壁面に付
着した燃料の蒸発量Vfが算出される。またその変換され
た蒸発量Vfは除算部P2に入力され、上記回転速度センサ
22を用いて検出される内燃機関2の回転速度ωによって
除算される。そしてその除算結果Vf/ω(即ち,前述の
単位蒸発量Vfw)は係数f4乗算部P3に入力され、予め設
定された係数f4が乗算される。As shown in FIG. 3, in the control system of the present embodiment, first, the intake pipe pressure P detected by the intake pressure sensor 12 and the water temperature sensor
The cooling water temperature T detected at 26 is input to the first calculation unit P1. Then, in the first calculation unit P1, the input cooling water temperature T is converted into the saturated vapor pressure Ps of the fuel in the intake pipe 4 by using the calculation formula such as the above-mentioned formula (1), and further converted. From the saturated vapor pressure Ps and the intake pipe pressure P, the evaporation amount Vf of the fuel attached to the wall surface of the intake pipe 4 is calculated. Further, the converted evaporation amount Vf is input to the division unit P2, and the rotation speed sensor
It is divided by the rotational speed ω of the internal combustion engine 2 detected using Then, the division result Vf / ω (that is, the above-described unit evaporation amount Vfw) is input to the coefficient f4 multiplication unit P3, and is multiplied by a preset coefficient f4.
一方吸気圧センサ12により検出される吸気管圧力P及
び回転速度センサ22により検出される回転速度ωは、吸
気温センサ14により検出される吸気温Tiと共に第2演算
部P4にも入力される。第2演算部P4は、上述の(2)式
の如き演算式を用いて内燃機関2の回転速度ωと吸気管
圧力Pと吸気温度Tiとからシリンダ2a内に流入する空気
量mを算出するためのもので、その算出結果は乗算部P5
に出力される。すると乗算部P5では、上記第2演算部P4
で算出された空気量mと予め設定された目標燃空比λr
とが乗算され、これによってシリンダ2a内に流入すべき
燃料量(目標燃料量)λrmが算出される。そしてこの乗
算部P5で算出された目標燃料量λrmは係数f3乗算部P6に
入力され、予め設定された係数f3が乗算される。On the other hand, the intake pipe pressure P detected by the intake pressure sensor 12 and the rotational speed ω detected by the rotational speed sensor 22 are also input to the second arithmetic unit P4 together with the intake temperature Ti detected by the intake temperature sensor 14. The second calculation unit P4 calculates the amount m of air flowing into the cylinder 2a from the rotation speed ω of the internal combustion engine 2, the intake pipe pressure P, and the intake air temperature Ti using an arithmetic expression such as the expression (2). The calculation result is the multiplication unit P5
Is output to Then, in the multiplication unit P5, the second operation unit P4
And the target fuel-air ratio λr set in advance
Is calculated, whereby the fuel amount (target fuel amount) λrm that should flow into the cylinder 2a is calculated. Then, the target fuel amount λrm calculated by the multiplier P5 is input to the coefficient f3 multiplier P6, and is multiplied by a preset coefficient f3.
一方上記除算部P2の除算結果Vf/ωは状態変数推定部P
7にも出力される。状態変数推定部P7は、予め設定され
た演算式(本実施例では前述の(7)式)を用いて、除
算部P2の除算結果Vf/ωと、燃料噴射弁32からの燃料噴
射量qと、前回推定した吸気管4壁面への付着燃料量
w及び吸気管4内での蒸発燃料量vとから、前述の
(7)及び(8)式で示した物理モデルの状態変数量、
即ち付着燃料量fwと蒸発燃料量fv、を推定するためのも
ので、その推定結果w及びvには、係数f1乗算部P8
及び係数f2乗算部P9で、夫々、係数f1及びf2が乗算され
る。On the other hand, the division result Vf / ω of the division unit P2 is
Also output to 7. The state variable estimating unit P7 calculates the division result Vf / ω of the dividing unit P2 and the fuel injection amount q from the fuel injection valve 32 by using a preset arithmetic expression (Equation (7) in the present embodiment). From the previously estimated fuel amount w adhering to the wall surface of the intake pipe 4 and the fuel vapor amount v in the intake pipe 4, the state variable quantities of the physical model represented by the above-mentioned equations (7) and (8),
That is, it is for estimating the attached fuel amount fw and the evaporated fuel amount fv, and the estimation results w and v are added to the coefficient f1 multiplication unit P8.
And the coefficient f2 multiplication unit P9 multiplies the coefficients by f1 and f2, respectively.
そしてこれら乗算部P8及びP9からの乗算結果は、他の
乗算部P3、P6での乗算結果と共に加算部P10〜P12で加算
され、これによって燃料噴射弁32からの燃料噴射量qが
決定される。The multiplication results from the multiplication units P8 and P9 are added together with the multiplication results in the other multiplication units P3 and P6 in the addition units P10 to P12, whereby the fuel injection amount q from the fuel injection valve 32 is determined. .
次に上記第3図の制御系の設計方法について説明す
る。尚、この種の制御系の設計方法としては、例えば、
古田勝久著「実システムのデジタル制御」システムと制
御,Vol.28,ωo.12(1984年)計測自動制御学会等に詳し
いので、ここでは簡単に説明する。Next, a method of designing the control system shown in FIG. 3 will be described. Incidentally, as a design method of this kind of control system, for example,
Katsuhisa Furuta, “Digital Control of Real System”, System and Control, Vol.28, ωo.12 (1984).
上述のように本実施例の制御系は、前述の(7)及び
(8)式に示した物理モデルに基づき設計されている。
こと物理モデルは非線形であるので、まず上記物理モデ
ルを線形近似する。As described above, the control system according to the present embodiment is designed based on the physical model shown in the above-described equations (7) and (8).
Since the physical model is nonlinear, the physical model is first linearly approximated.
上記(7),(8)式において、 とおくと、(7),(8)式は で表すことができる。In the above equations (7) and (8), Equations (7) and (8) are Can be represented by
ここで、 で定常となるとき、 とすると、上式(19)及び(20)は次式(19)′、(2
0)′に示す如くなる。here, When becomes steady, Then, the above equations (19) and (20) become the following equations (19) ′, (2
0) '.
上式(19),(19)′及び(20),(20)′より、 次に、上式(21),(22)において、 とおくと、(21),(22)式は次式(26)(27)の如く
なる。 From the above equations (19), (19) 'and (20), (20)', Next, in the above equations (21) and (22), Then, the equations (21) and (22) are as shown in the following equations (26) and (27).
この(26)及び(27)において、X(k)→0とすれ
ば、Y(k)=0となり、 となる。従って上式(26)の最適レギュレータを設計す
ればよい。即ち、離散型リカッチ方程式を説くことで、
最適制御は次式(28)の如く求まる。 In these (26) and (27), if X (k) → 0, then Y (k) = 0, Becomes Therefore, the optimum regulator of the above equation (26) may be designed. That is, by preaching the discrete Riccati equation,
The optimal control is obtained as in the following equation (28).
またこの(28)式は、上記(23)及び(24)式より次式
(29)の如くなる。 The equation (28) becomes the following equation (29) from the equations (23) and (24).
従って、上記(19)′及び(20)′式において、 が について解ければ上式(29)が確定し、 を求めることができるようになる。 Therefore, in the above equations (19) 'and (20)', But Equation (29) is determined if Can be asked for.
本実施例の場合、上式(30)は、前述の(10)〜(1
8)式より、次式(31)の如くなり、 (即ちfwr、fvr、qr)が夫々次式(32)〜(34)の如く
求まる。In the case of the present embodiment, the above equation (30) is obtained by using the above-described equations (10) to (1).
From equation (8), the following equation (31) is obtained. (That is, fwr, fvr, qr) are obtained as in the following equations (32) to (34), respectively.
従って上記(29)式より、f1〜f4を定数として、 となり、上記第3図に示す制御系が設計できる。 Therefore, from the above equation (29), f1 to f4 are constants, and Thus, the control system shown in FIG. 3 can be designed.
尚上式(35)は燃料噴射量を求めるための上述の燃料
噴射量算出手段M8での演算式となる。Note that the above equation (35) is an arithmetic expression in the above-described fuel injection amount calculation means M8 for obtaining the fuel injection amount.
次に状態変数推定部P7は、上式(35)における吸気管
4壁面への付着燃料量fw及び吸気管4内での蒸発燃料量
fvを直接測定できないため、その値を推定するためのも
のである。この種の推定装置は、通常、ゴピナスの設計
法等によって設計されるオブザーバとして構成される
が、本実施例では内燃機関2に実際に供給された燃料混
合気の空燃比λを測定できないため、通常のオブザーバ
を使用することができない。しかし内燃機関2での燃料
挙動は上記(7)式によって記述できるので、(7)式
をそのまま用いることで吸気管4壁面への付着燃料量fw
及び吸気管4内での蒸発燃料量fvを求めることができ
る。Next, the state variable estimating unit P7 calculates the amount of fuel fw adhering to the wall of the intake pipe 4 and the amount of fuel vaporized in the intake pipe 4 in the above equation (35).
Since fv cannot be measured directly, it is for estimating its value. This type of estimating apparatus is usually configured as an observer designed by the Gopinas design method or the like. However, in this embodiment, since the air-fuel ratio λ of the fuel mixture actually supplied to the internal combustion engine 2 cannot be measured, Normal observers cannot be used. However, since the fuel behavior in the internal combustion engine 2 can be described by the above equation (7), the fuel amount fw adhering to the wall of the intake pipe 4 can be obtained by using the equation (7) as it is.
And the fuel vapor amount fv in the intake pipe 4 can be obtained.
即ち、まず(7)式において、q(k)は制御量とし
て電子制御回路30側で知ることができ、またVf(k)は
水温センサ26により検出される冷却水温Tから飽和蒸気
圧Psを求め、この値と吸気圧センサ12により検出された
吸気管圧力Pとから検出することができ、更にω(k)
は回転速度センサ22により検出することができるので、
右辺第2項、第3項は計算可能である。そこで、 δw(k)=fw(k)−w(k) …(36) δv(k)=fv(k)−v(k) …(37) とおくと、 となる。上式(38)において1−α2<1、1−α3<
1であるから(38)は安定で、δw(k)、δv(k)
→0、即ちw(k)→fw(k)、v(k)→v
(k)となる。従って上記fw(k)、fv(k)として適
当な初期値を与えれば、fw(k)及びfv(k)は上式
(7)によって推定できるようになるのである。That is, first, in the equation (7), q (k) can be known on the electronic control circuit 30 side as a control amount, and Vf (k) represents the saturated vapor pressure Ps from the cooling water temperature T detected by the water temperature sensor 26. And can be detected from this value and the intake pipe pressure P detected by the intake pressure sensor 12, and furthermore, ω (k)
Can be detected by the rotation speed sensor 22,
The second and third terms on the right side can be calculated. Then, δw (k) = fw (k) −w (k) (36) δv (k) = fv (k) −v (k) (37) Becomes In the above equation (38), 1−α2 <1, 1−α3 <
(38) is stable because it is 1, δw (k), δv (k)
→ 0, ie w (k) → fw (k), v (k) → v
(K). Therefore, if appropriate initial values are given as fw (k) and fv (k), fw (k) and fv (k) can be estimated by the above equation (7).
このため本実施例では、この状態変数推定部P7が、上
記(7)式を用いて吸気管4壁面への付着燃料量fw及び
吸気管4内での蒸発燃料量fvを推定するよう構成されて
いる。尚外乱によって、fw(k)≠w、fv(k)≠
vとなっても、w(k)、v(k)は、fw(k)、
fv(k)に追従するので、上記(35)式により (即ち燃料噴射量q(k))を問題なく算出できる。Therefore, in the present embodiment, the state variable estimating unit P7 is configured to estimate the amount fw of fuel adhering to the wall surface of the intake pipe 4 and the amount fv of fuel vapor evaporated in the intake pipe 4 using the above equation (7). ing. Note that fw (k) {w, fv (k)}
Even if v, w (k) and v (k) are fw (k),
Since it follows fv (k), (That is, the fuel injection amount q (k)) can be calculated without any problem.
次に電子制御回路30で実行される燃料噴射制御を第4
図に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以
下の説明では現在の処理において扱われる量を添字
(k)で表す。Next, the fuel injection control executed by the electronic control circuit 30 is changed to the fourth.
The description will be made based on the flowchart shown in FIG. In the following description, the quantity handled in the current processing is represented by a subscript (k).
当該燃料噴射制御30は内燃機関2の運転開始と共に起
動され、内燃機関2の運転中常時繰り返し実行される。The fuel injection control 30 is started when the operation of the internal combustion engine 2 starts, and is repeatedly executed during the operation of the internal combustion engine 2.
処理が開始されると、まずステップ100を実行して、
付着燃料量wo、蒸発燃料量vo、燃料噴射量qを初期
設定する。そして続くステップ110では、上記各センサ
からの出力信号に基づき、吸気管圧力P(k)、吸気温
度Ti(k)、内燃機関2の回転速度ω(k)、冷却水温
T(k)を求め、ステップ120に移行する。When the process is started, first execute step 100,
Initially, the attached fuel amount wo, the evaporated fuel amount vo, and the fuel injection amount q are set. Then, in step 110, the intake pipe pressure P (k), the intake air temperature Ti (k), the rotational speed ω (k) of the internal combustion engine 2, and the cooling water temperature T (k) are obtained based on the output signals from the sensors. Then, the process proceeds to step 120.
ステップ120では、上記ステップ110で求めた吸気管圧
力P(k)と、内燃機関2の回転速度ω(k)とに基づ
き、内燃機関2の負荷に応じた目標燃空比λrを算出す
る。尚このステップ120では、通常、燃料混合気の空気
過剰率が1(即ち理論空燃比)となるよう目標燃空比λ
rが設定され、内燃機関2の高負荷運転時等には燃料を
通常より増量して内燃機関の出力を上げるため、目標燃
空比λrがリッチ側に設定され、内燃機関2の軽負荷運
転時等には、燃料を通常より減量して燃費を向上するた
め、目標燃空比λrがリーン側に設定される。In step 120, a target fuel-air ratio λr corresponding to the load on the internal combustion engine 2 is calculated based on the intake pipe pressure P (k) obtained in step 110 and the rotational speed ω (k) of the internal combustion engine 2. In this step 120, normally, the target fuel-air ratio λ is set so that the excess air ratio of the fuel mixture becomes 1 (ie, the stoichiometric air-fuel ratio).
When the internal combustion engine 2 is operated under a high load, the target fuel-air ratio λr is set to a rich side in order to increase the output of the internal combustion engine by increasing the fuel more than usual. At times, the target fuel-air ratio λr is set to the lean side in order to improve the fuel efficiency by reducing the fuel more than usual.
ステップ120で目標燃空比λr(k)が設定される
と、今度はステップ130に移行し、上記ステップ120で求
めた吸気管圧力P(k)と吸気温度Ti(k)と内燃機関
2の回転速度ω(k)とに基づき、前述の(2)式に示
した如き演算式またはデータマップを用いてシリンダ2a
内に流入する空気量m(k)を算出する、前記演算部P4
としての処理を実行する。When the target fuel-air ratio λr (k) is set in step 120, the process proceeds to step 130, in which the intake pipe pressure P (k) and intake temperature Ti (k) obtained in step 120 and the internal combustion engine 2 Based on the rotation speed ω (k), the cylinder 2a is calculated using an arithmetic expression or a data map as shown in the above-mentioned expression (2).
Computing unit P4 for calculating the amount of air m (k) flowing into the air
Is executed.
また続くステップ140では、上記ステップ110で求めた
冷却水温T(k)と吸気管圧力P(k)とに基づき吸気
管2a壁面への付着燃料の蒸発量Vfを求め、その値を内燃
機関2の回転速度ω(k)で除算し、単位蒸発量Vfw
(k)(=Vf(k)/ω(k))を算出する、演算部P1
及び除算部P2としての処理を実行する。In the following step 140, the evaporation amount Vf of the fuel adhering to the wall of the intake pipe 2a is obtained based on the cooling water temperature T (k) and the intake pipe pressure P (k) obtained in the above step 110, and the obtained value is used as the internal combustion engine 2 Divided by the rotation speed ω (k) of
(K) (= Vf (k) / ω (k))
And the processing as the division unit P2 is executed.
続くステップ150は、上記ステップ140で求めた吸気管
壁面からの単位蒸発量Vfw(k)と、前回の燃料噴射量
qと、前回求めた付着燃料量wo及び蒸発燃料量voと
により、前記(7)式に基づき設定された次式(39) を用いて付着燃料量w(k)及び蒸発燃料量v
(k)を推定する、状態変数推定部P7としての処理を実
行する。The following step 150 is based on the unit evaporation amount Vfw (k) from the intake pipe wall surface obtained in the above step 140, the previous fuel injection amount q, the previously-obtained attached fuel amount wo and the previously-evaporated fuel amount vo. 7) The following equation (39) set based on the equation Is used to determine the amount of deposited fuel w (k) and the amount of evaporated fuel v
A process as a state variable estimating unit P7 for estimating (k) is executed.
このようにステップ150で付着燃料量w(k)が算
出されると、ステップ160に移行して、その値w
(k)が実際には有り得ない負の値になっているか否か
を判断し、w(k)が負の値であれば、ステップ170
に移行して付着燃料量w(k)の値を0に変更する。When the attached fuel amount w (k) is calculated in step 150 in this way, the process proceeds to step 160, where the value w (k) is calculated.
It is determined whether or not (k) is a negative value that cannot be realized. If w (k) is a negative value, step 170 is performed.
Then, the value of the attached fuel amount w (k) is changed to 0.
そして続くステップ180では、前回燃料噴射量の算出
に使用した付着燃料量woと燃料噴射量q(k)とに基
づき、次式(40) Vfw(k)={(1−α2)・wo+α4・q
(k)}/α5 …(40) を用いて単位蒸発量Vfw(k)を再度算出する。尚この
(40)式は、前述の(4)式における左辺の付着燃料量
fw(k+1)を0として、単位蒸発量Vfw(即ちVf/ω)
算出用に変形した演算式である。Then, in the subsequent step 180, the following equation (40) Vfw (k) = 1− (1−α2) · wo + α4 ·, based on the adhering fuel amount wo and the fuel injection amount q (k) used in the previous calculation of the fuel injection amount. q
(K) The unit evaporation amount Vfw (k) is calculated again using} / α5 (40). This equation (40) is the amount of fuel deposited on the left side in equation (4).
Assuming that fw (k + 1) is 0, the unit evaporation amount Vfw (that is, Vf / ω)
This is an arithmetic expression modified for calculation.
また続くステップ190では、その算出された単位蒸発
量Vfw(k)と前回燃料噴射量の算出に使用した蒸発燃
料量voと燃料噴射量q(k)とに基づき、前述の
(5)式を用いて蒸発燃料量v(k)を再度算出す
る。In the following step 190, the above equation (5) is calculated based on the calculated unit evaporation amount Vfw (k), the evaporated fuel amount vo and the fuel injection amount q (k) used in the previous calculation of the fuel injection amount. To calculate the fuel vapor amount v (k) again.
ここで上記ステップ180及びステップ190の処理は、吸
気管壁面への付着燃料量fwが0となる場合の、単位蒸発
量Vfw及び蒸発燃料量fvを正確な値に設定するための処
理である。つまりまずステップ140では、吸気管圧力P,
冷却水温T,回転速度ωに基づき、吸気管壁面に燃料が充
分付着しているものとして単位蒸発量Vfwが算出される
ため、上記のようにステップ150で算出される付着燃料
量wが負の値となって、次の吸気行程までに吸気管に
付着した燃料がすべて蒸発するような場合には、その値
が大きくなりすぎる。そこでこのような場合には、上記
(40)式を用いて次の吸気行程時での付着燃料量が0に
なるものとして蒸発燃料量Vfwを再度算出し、更にその
演算結果に基づき蒸発燃料量vを再度算出するように
されているのである。Here, the processing of steps 180 and 190 is a processing for setting the unit evaporation amount Vfw and the evaporated fuel amount fv to accurate values when the amount of fuel fw adhering to the intake pipe wall becomes zero. That is, first, at step 140, the intake pipe pressure P,
Based on the cooling water temperature T and the rotation speed ω, the unit evaporation amount Vfw is calculated assuming that the fuel has sufficiently adhered to the intake pipe wall surface. Therefore, the adhering fuel amount w calculated in step 150 as described above is negative. If the value becomes a value and all the fuel attached to the intake pipe evaporates by the next intake stroke, the value becomes too large. Therefore, in such a case, the fuel vapor amount Vfw is calculated again assuming that the amount of fuel adhering during the next intake stroke becomes 0 using the above equation (40), and further, the fuel vapor amount Vfw is calculated based on the calculation result. v is calculated again.
次に上記ステップ160で付着燃料量w(k)が負の
値ではないと判断された場合、或はステップ160で付着
燃料量w(k)が負の値であると判断され、ステップ
170〜ステップ190の一連の処理が実行された場合には、
ステップ200を実行し、内燃機関2の回転速度が所定速
度以上で、スロットルバルブ8が全閉状態であるといっ
た燃料カット制御(F/C)実行条件が成立しているか否
かを判断する、前述の判断手段M10としての処理を実行
する。Next, when it is determined in step 160 that the attached fuel amount w (k) is not a negative value, or in step 160, it is determined that the attached fuel amount w (k) is a negative value.
When a series of processing from 170 to 190 is executed,
Step 200 is executed to determine whether or not the fuel cut control (F / C) execution condition such that the rotation speed of the internal combustion engine 2 is equal to or higher than a predetermined speed and the throttle valve 8 is fully closed is satisfied. Is performed as the determination means M10.
このステップ220で燃料カット制御実行条件が成立し
ていないと判断されると、続くステップ210に移行し
て、上記ステップ120で設定した目標燃空比λr(k)
と上記ステップ130で求めた空気量m(k)とを乗算し
て、シリンダ2a内に供給すべき目標燃料量λrm(k)を
算出する、乗算部P5としての処理を実行した後、ステッ
プ220に移行し、前述の(35)式を用いて、上記ステッ
プ150,或はステップ170及びステップ190で設定された付
着燃料量w(k)及び蒸発燃料量v(k)と、ステ
ップ200で求めた目標燃料量λrm(k)と、ステップ140
又はステップ180で求めた単位蒸発量Vfw(k)とに基づ
き燃料噴射量q(k)を算出する、前述の燃料噴射量算
出手段M8としての処理を実行する。そして続くステップ
230では、上記クランク角センサ24からの検出信号に基
づき決定される燃料噴射タイミングで、上記ステップ22
0で算出された燃料噴射量q(k)に応じた時間燃料噴
射弁32を開弁して実際に燃料噴射を行なう、前述の燃料
噴射実行手段M9としての処理を実行する。If it is determined in step 220 that the fuel cut control execution condition is not satisfied, the process proceeds to step 210, where the target fuel-air ratio λr (k) set in step 120 is set.
Is multiplied by the air amount m (k) obtained in step 130 to calculate a target fuel amount λrm (k) to be supplied into the cylinder 2a. Then, using the aforementioned equation (35), the attached fuel amount w (k) and the evaporated fuel amount v (k) set in step 150 or 170 and 190 are obtained in step 200. Target fuel amount λrm (k) and step 140
Alternatively, the processing as the above-described fuel injection amount calculating means M8 for calculating the fuel injection amount q (k) based on the unit evaporation amount Vfw (k) obtained in step 180 is executed. And the following steps
At 230, at the fuel injection timing determined based on the detection signal from the crank angle sensor 24,
The processing as the above-described fuel injection execution means M9, in which the fuel injection valve 32 is opened and fuel injection is actually performed for a time corresponding to the fuel injection amount q (k) calculated at 0, is executed.
一方上記ステップ200で現在内燃機関の燃料カット制
御実行条件が成立していると判断されると、ステップ24
0に移行して、燃料噴射量qを0に設定した後、ステッ
プ250に移行し、上記クランク角センサ24からの検出信
号が入力されるのを待つ。On the other hand, if it is determined in step 200 that the fuel cut control execution condition of the internal combustion engine is currently satisfied, step 24 is executed.
After shifting to 0 and setting the fuel injection amount q to 0, the process shifts to step 250 and waits for the detection signal from the crank angle sensor 24 to be input.
そして上記ステップ230で燃料噴射が実行されるか、
或はステップ250で燃料噴射タイミングを決定するため
のクランク角センサ24からの検出信号が入力されたと判
断されると、ステップ260に移行して、今回ステップ15
0,或はステップ170及びステップ190で設定した付着燃料
量w(k)及び蒸発燃料量v(k)の値を、次回の
処理で付着燃料量w及び蒸発燃料量vを推定するた
めに用いる付着燃料量及び蒸発燃料量の基準値wo、
voとして設定し、再度ステップ110に移行する。And whether the fuel injection is executed in the above step 230,
Alternatively, if it is determined in step 250 that the detection signal from the crank angle sensor 24 for determining the fuel injection timing has been input, the process proceeds to step 260, in which
0, or the values of the attached fuel amount w (k) and the evaporated fuel amount v (k) set in steps 170 and 190 are used to estimate the attached fuel amount w and the evaporated fuel amount v in the next process. Reference values wo of the attached fuel amount and the evaporated fuel amount,
vo is set, and the process returns to step 110 again.
以上説明したように本実施例の燃料噴射制御装置で
は、制御則が内燃機関2における燃料の挙動を記述した
物理モデルに基づき設定されるため、内燃機関2の吸気
管温度、即ち内燃機関2の暖気状態によって変化する燃
料の挙動をVfw(即ちVf/ω)によって非線形補償するこ
とができ、単一の制御則によって燃料噴射量を制御する
ことができる。従って内燃機関の運転状態に応じて制御
則を変更するといった煩雑な制御が不要となり、制御系
の簡素化を図ることができる。As described above, in the fuel injection control device according to the present embodiment, since the control law is set based on the physical model describing the behavior of the fuel in the internal combustion engine 2, the intake pipe temperature of the internal combustion engine 2, that is, the internal combustion engine 2 The behavior of the fuel that changes depending on the warm-up state can be nonlinearly compensated by Vfw (that is, Vf / ω), and the fuel injection amount can be controlled by a single control law. Therefore, complicated control such as changing the control law according to the operating state of the internal combustion engine becomes unnecessary, and the control system can be simplified.
また本実施例では、燃料カット制御の実行条件が成立
すると、ステップ230の燃料噴射実行処理がなされず、
ステップ240で燃料噴射量qを0とし、燃料噴射タイミ
ングを決定するクランク角センサ24からの検出信号が入
力された時点で再度ステップ110移行の処理を実行する
ようにされている。このため、燃料カット制御が実行さ
れる場合にも、その実際の燃料噴射タイミングと同期し
て、ステップ150〜ステップ190の処理が実行されること
となり、燃料カット制御実行時にも付着燃料量fw及び蒸
発燃料量fvを逐次更新して、燃料カット制御復帰時にス
テップ220で算出される燃料噴射量qを内燃機関の運転
状態に対応した値とすることが可能となる。Further, in the present embodiment, when the execution condition of the fuel cut control is satisfied, the fuel injection execution process of step 230 is not performed, and
In step 240, the fuel injection amount q is set to 0, and the process of step 110 is executed again when the detection signal is input from the crank angle sensor 24 for determining the fuel injection timing. Therefore, even when the fuel cut control is executed, the processing of steps 150 to 190 is executed in synchronization with the actual fuel injection timing. The fuel vapor amount fv is sequentially updated, and the fuel injection amount q calculated in step 220 at the time of returning from the fuel cut control can be set to a value corresponding to the operating state of the internal combustion engine.
つまり例えばステップ230で燃料噴射が実行されたと
きにのみステップ110以降の処理を実行するようにして
いると、燃料カット制御実行時には燃料噴射が実行され
ず、燃料カット制御復帰時の燃料噴射量が燃料カット制
御実行前に算出された付着燃料量fw及び蒸発燃料量fvに
基づき算出されて、第5図に点線で示す如く、空燃比が
目標空燃比から大きくずれてしまうが、本実施例では、
燃料カット制御実行時にも付着燃料量fw及び蒸発燃料量
fvが更新され、その値が内燃機関2の運転状態に対応し
た正確な値となるので、燃料カット制御復帰時の燃料噴
射量を内燃機関の状態に応じた値に設定することがで
き、第5図に実線で示す如く燃料カット制御復帰時の空
燃比が目標空燃比となり、空燃比の制御精度を向上する
ことができる用になるのである。That is, for example, if the processing after step 110 is executed only when the fuel injection is executed in step 230, the fuel injection is not executed when the fuel cut control is executed, and the fuel injection amount when the fuel cut control is returned is reduced. The air-fuel ratio is calculated based on the adhering fuel amount fw and the evaporative fuel amount fv calculated before the execution of the fuel cut control, and the air-fuel ratio greatly deviates from the target air-fuel ratio as shown by a dotted line in FIG. ,
Even during execution of fuel cut control, the amount of deposited fuel fw and the amount of evaporated fuel
Since fv is updated and the value becomes an accurate value corresponding to the operation state of the internal combustion engine 2, the fuel injection amount at the time of returning from the fuel cut control can be set to a value corresponding to the state of the internal combustion engine. As shown by the solid line in FIG. 5, the air-fuel ratio at the time of return from the fuel cut control becomes the target air-fuel ratio, and the control accuracy of the air-fuel ratio can be improved.
また更に本実施例では、ステップ150で算出された付
着燃料量w(k)が実際には有り得ない負の値になっ
た場合に、ステップ160及びステップ170の処理によって
その値w(k)を0に設定し、ステップ180及びステ
ップ190で、単位蒸発量Vfw(k)及び蒸発燃料量v
(k)を算出しなおすように設定されている。このため
本実施例においては、吸気管壁面に付着した燃料がすべ
て蒸発するような内燃機関2の高負荷高回転時等に、ス
テップ140で算出された単位蒸発量Vfw(k)が実際より
大きくなって、燃料噴射量qが内燃機関2の運転状態に
対応しない値となることはなく、燃料噴射量qを常に内
燃機関の運転状態に対応した精度よく算出することがで
き、これによっても空燃比の制御精度を向上することが
できる。Further, in the present embodiment, when the attached fuel amount w (k) calculated in step 150 becomes a negative value which is not practically possible, the value w (k) is reduced by the processing in steps 160 and 170. 0, and in steps 180 and 190, the unit evaporation amount Vfw (k) and the evaporation fuel amount v
(K) is set to be calculated again. Therefore, in the present embodiment, the unit evaporation amount Vfw (k) calculated in step 140 is larger than the actual amount when the internal combustion engine 2 rotates at a high load and at a high speed where all the fuel attached to the intake pipe wall surface evaporates. As a result, the fuel injection amount q does not become a value that does not correspond to the operation state of the internal combustion engine 2, and the fuel injection amount q can always be calculated with high accuracy corresponding to the operation state of the internal combustion engine. The control accuracy of the fuel ratio can be improved.
[発明の効果] 以上説明したように本発明の内燃機関の燃料噴射量制
御装置においては、付着燃料量と蒸発燃料量とを状態変
数して内燃機関の1サイクル毎の燃料挙動を記述した物
理モデルに基づき設定された制御則に従い内燃機関の1
サイクル毎に噴射供給する燃料噴射量を制御するに当た
って、その制御に必要な状態変数量を、燃料噴射実行時
には、そのときの噴射燃料量を一つのパラメータとして
推定し、燃料カット制御実行時には、燃料噴射タイミン
グと同期したタイミングで燃料噴射量を0として推定す
る。このため本発明によれば、燃料噴射実行時だけでな
く、燃料カット制御実行時にも、状態変数量が内燃機関
の1サイクル毎に更新されることとなり、燃料カット制
御復帰時の燃料噴射量を、実際の付着燃料量及び蒸発燃
料量に対応した状態変数量(推定値)に基づき制御する
ことができ、燃料カット制御復帰時の空燃比の制御精度
を確保することができる。[Effects of the Invention] As described above, in the fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention, the physical behavior in which the fuel behavior in each cycle of the internal combustion engine is described by using the state variables of the attached fuel amount and the evaporated fuel amount. 1 of the internal combustion engine according to the control law set based on the model
In controlling the fuel injection amount to be injected and supplied for each cycle, the state variable amount required for the control is estimated at the time of fuel injection, and the injected fuel amount at that time is estimated as one parameter. The fuel injection amount is estimated to be 0 at a timing synchronized with the injection timing. Therefore, according to the present invention, the state variable amount is updated every cycle of the internal combustion engine not only at the time of executing the fuel injection but also at the time of executing the fuel cut control. In addition, the control can be performed based on the state variable amount (estimated value) corresponding to the actual attached fuel amount and the evaporated fuel amount, and the control accuracy of the air-fuel ratio at the time of returning from the fuel cut control can be ensured.
また本発明においては、推定手段,燃料噴射量算出手
段等、燃料噴射量制御のための各演算部分が、内燃機関
の1サイクル毎に、状態変数量の推定,燃料噴射量の算
出等の演算動作を実行するように構成されている。この
ため、例えば、内燃機関における一定時間毎の燃料挙動
を記述した物理モデルに従って制御則を設定した場合に
比べて、状態変数量の推定,燃料噴射量の算出等を高精
度に行うことができ、空燃比の制御精度を向上できる。
つまり、燃料噴射量制御のために使用する物理モデルと
しては、本発明のように内燃機関の吸気サイクルに沿っ
て離散化した物理モデル以外に、一定時間毎で離散化し
た物理モデルを利用することも考えられるが、内燃機関
における燃料挙動は内燃機関の吸気サイクルに同期する
ことから、単位時間毎の燃料挙動を記述した物理モデル
に従って状態変数量の推定,燃料噴射量の算出等のため
の制御則を決定した場合には、その演算タイミングと内
燃機関の挙動とが同期しないため、推定した状態変数量
やそれに基づき算出される燃料噴射量に誤差が生じる。
しかし、本発明では、内燃機関1サイクル毎に各種演算
を実行するようにしているので、演算結果に誤差が生じ
るのを防止し、制御精度を向上することができるように
なるのである。Further, in the present invention, each calculation part for controlling the fuel injection amount, such as the estimating means and the fuel injection amount calculating means, performs calculation such as estimation of the state variable amount and calculation of the fuel injection amount for each cycle of the internal combustion engine. It is configured to perform an operation. For this reason, for example, the estimation of the state variable amount, the calculation of the fuel injection amount, and the like can be performed with higher accuracy than when, for example, a control law is set according to a physical model describing the fuel behavior of the internal combustion engine at regular intervals. The control accuracy of the air-fuel ratio can be improved.
That is, as the physical model used for controlling the fuel injection amount, in addition to the physical model discretized along the intake cycle of the internal combustion engine as in the present invention, a physical model discretized at regular intervals is used. However, since the fuel behavior in the internal combustion engine is synchronized with the intake cycle of the internal combustion engine, control for estimating the state variable amount, calculating the fuel injection amount, etc. according to the physical model describing the fuel behavior per unit time When the rule is determined, the calculation timing and the behavior of the internal combustion engine are not synchronized, and thus an error occurs in the estimated state variable amount and the fuel injection amount calculated based on the state variable amount.
However, in the present invention, since various calculations are performed for each cycle of the internal combustion engine, it is possible to prevent an error from occurring in the calculation results and improve control accuracy.
第1図は本発明の構成を表すブロック図、第2図は実施
例の内燃機関及びその周辺装置を表す概略構成図、第3
図は実施例の制御系の基本構成を表わすブロックダイヤ
グラム、第4図は実施例の燃料噴射制御を表わすフロー
チャート、第5図は燃料カット制御実行時の空燃比の変
化を表わすタイムチャートである。 M1、4……吸気管、M2、2……内燃機関 M3、2a……シリンダ、M4、32……燃料噴射弁 M5……運転状態検出手段 M6……単位蒸発量算出手段 M7……推定手段、M8……燃料噴射量算出手段 M9……燃料噴射実行手段、M10……判断手段 M11……燃料カット制御手段 12……吸気圧センサ、14……吸気温センサ 20……回転速度センサ、26……水温センサ 30……電子制御回路FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine and peripheral devices of the embodiment, FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing the basic configuration of the control system of the embodiment, FIG. 4 is a flowchart showing the fuel injection control of the embodiment, and FIG. 5 is a time chart showing the change of the air-fuel ratio when executing the fuel cut control. M1, 4 ... intake pipe, M2, 2 ... internal combustion engine M3, 2a ... cylinder, M4, 32 ... fuel injection valve M5 ... operating state detecting means M6 ... unit evaporation amount calculating means M7 ... estimating means , M8 ... fuel injection amount calculation means M9 ... fuel injection execution means, M10 ... determination means M11 ... fuel cut control means 12 ... intake pressure sensor, 14 ... intake temperature sensor 20 ... rotational speed sensor, 26 …… Water temperature sensor 30 …… Electronic control circuit
Claims (1)
での蒸発燃料量を状態変数として内燃機関の1サイクル
毎にシリンダ内に流入する燃料の挙動を記述した物理モ
デルに則って、燃料噴射弁から内燃機関の1サイクル毎
に噴射供給する燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴
射量制御装置であって、 内燃機関の回転速度、スロットルバルブの開閉状態、吸
気管内での燃料の飽和蒸気圧、及びシリンダ内への流入
空気量を検出する運転状態検出手段と、 少なくとも上記飽和蒸気圧に基づき吸気管壁面からの燃
料蒸発量を算出し、該算出結果を上記回転速度で除算し
て内燃機関1サイクル当りの単位蒸発量を求める単位蒸
発量算出手段と、 内燃機関の1サイクル毎に、上記単位蒸発量と燃料噴射
弁からの燃料噴射量とに基づき上記状態変数量を推定す
る推定手段と、 内燃機関の1サイクル毎に、上記単位蒸発量,状態変数
量,及び上記運転状態検出手段で検出された空気量と目
標燃空比との積に基づき、燃料噴射弁からの燃料噴射量
を算出する燃料噴射量算出手段と、 内燃機関の1サイクル毎に上記燃料噴射量算出手段の算
出結果に応じて燃料噴射弁を駆動し、燃料噴射を実行す
る燃料噴射実行手段と、 内燃機関の回転速度及びスロットルバルブの開閉状態に
基づき、内燃機関の燃料カット制御条件が成立している
か否かを判断する判断手段と、 該判断手段で肯定判断された場合に、上記燃料噴射実行
手段による燃料噴射弁の駆動を禁止する燃料カット制御
手段と、 を備え、上記推定手段が、燃料カット制御条件非成立時
には燃料噴射を行なう度に状態変数量を算出し、燃料カ
ット制御条件成立時には燃料噴射タイミングと同期した
所定の時期に、燃料噴射量を0として状態変数量を算出
することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。1. A physical model that describes the behavior of fuel flowing into a cylinder for each cycle of an internal combustion engine using the amount of fuel adhering to an intake pipe wall surface and the amount of evaporated fuel in the intake pipe as state variables. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, which controls a fuel injection amount supplied from a fuel injection valve for each cycle of the internal combustion engine, comprising: a rotation speed of the internal combustion engine, an opening / closing state of a throttle valve, and a fuel injection amount in an intake pipe. Operating state detecting means for detecting the saturated vapor pressure and the amount of air flowing into the cylinder; calculating an amount of fuel evaporation from the intake pipe wall based on at least the saturated vapor pressure; and dividing the calculation result by the rotational speed. A unit evaporation amount calculating means for calculating a unit evaporation amount per one cycle of the internal combustion engine, and the state variable based on the unit evaporation amount and the fuel injection amount from the fuel injection valve for each cycle of the internal combustion engine. And a fuel injection valve for each cycle of the internal combustion engine based on the unit evaporation amount, the state variable amount, and the product of the air amount detected by the operating state detection unit and the target fuel-air ratio. Fuel injection amount calculating means for calculating a fuel injection amount from the fuel injection means, and a fuel injection executing means for driving a fuel injection valve in accordance with the calculation result of the fuel injection amount calculating means for each cycle of the internal combustion engine to execute fuel injection Determining means for determining whether or not fuel cut control conditions for the internal combustion engine are satisfied based on the rotational speed of the internal combustion engine and the open / closed state of the throttle valve; Fuel cut control means for prohibiting the fuel injection valve from being driven by the injection execution means.The estimating means calculates a state variable amount every time fuel injection is performed when the fuel cut control condition is not satisfied, A fuel injection amount control device for an internal combustion engine, wherein a fuel injection amount is set to 0 and a state variable amount is calculated at a predetermined timing synchronized with the fuel injection timing when a cut control condition is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63055869A JP2701296B2 (en) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Fuel injection amount control device for internal combustion engine |
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JP63055869A JP2701296B2 (en) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Fuel injection amount control device for internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH01232131A JPH01232131A (en) | 1989-09-18 |
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Family Applications (1)
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JP63055869A Expired - Fee Related JP2701296B2 (en) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | Fuel injection amount control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2701296B2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63314339A (en) * | 1987-06-17 | 1988-12-22 | Hitachi Ltd | Air-fuel ratio controller |
-
1988
- 1988-03-09 JP JP63055869A patent/JP2701296B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH01232131A (en) | 1989-09-18 |
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