CN85101109B - 控制空气燃料比的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开一种控制内燃机的空燃比的新颖方法。该方法包括一个为存贮用于空燃比控制的区域补偿系数的存贮器区；一个为存贮由学习得到的新的区域补偿系数的存贮器区和一个为根据最新学习前的及时学习的结果而存贮区域补偿系数的存贮器区，这样，按照学习的结果，使区域补偿系数的设定和更新过程合理化。

Description

控制空气一燃料比的方法

本发明涉及一种为汽车发动机供应燃料的电子控制方法，更具体地说，涉及一种控制系统，该系统具有能控制在最佳参数下工作的学习功能。

就内燃机而言，例如一个汽油发动机（以下称为发动机），必需维持进油量和进气量成一定的比例，从而使空燃比（A/F）保持在一个合适的范围。

按常规，一个预定的空燃比是通过测量进气量和控制供油量而获得的。用这种方法，不可能兼顾废气排放控制。

目前已倾向采用一个带有二氧化锆的氧气探测器，用来检测废气状况，同时通过称作氧气反馈控制系统的反馈来控制供油量。

就氧气反馈控制方法而言，根据由上面提到的进气量（或说流量）所确定的供油量-基本燃料供应量，为反馈所补偿。该反馈使空燃比输出值收敛于预定值。因而，即使在单靠控制基本燃料供应量，而不能正确地保持空燃比的情况下，也能使汽车总是以一个预定的空燃比行驶。

图1表示配备这样一种氧气反馈控制设备的发动机控制系统的一个例子。

图1中，标号1表示一个包括一台微型计算机系统的电子控制系统，标号2为一台发动机，标号3为一个安装在发动机排气管上的氧气探测器，以便由废气的氧气浓度确定空燃比输出，标号4是安装在发动机进气管上为喷射燃油用的喷油嘴。

电子控制设备1，根据发动机进气流量Q〈`;;a`〉，发动机转速N，冷却水温度和由敏感元件（图中未标）传送的电池电压去确定发动机的运行状态，并在利用来自氧气探测器3的信号进一步校正运行条件后，驱动喷油嘴4喷射燃料。

喷油嘴4以同发动机转数同步的周期继续地喷射燃料。因此，通过控制喷油嘴4每次的喷射时间来控制燃料供应量。喷射时间T_i由下式给定：

T_i＝K·T_p·α·ΣK_i……（1）

T_p＝〈`-;Qa;N`〉……（2）

其中：K：由喷油嘴确定的系数

T_p：基本燃料喷射时间

α：空燃比控制系数

K_i：各种补偿系数

Q：进气流量

N：发动机速度（转速）

正如方程（2）所示，基本燃料喷射时间T_p是由发动机的运行条件确定的，由此构成一个基本供应量。用氧气反馈方法改变控制系数α，以使氧气探测器3的输出在富油和贫油两状态之间变化，从而维持其空燃比的平均输出值等于一预定值，这个预定值即为理想的空燃比（A/F＝14.7）。

若基本燃料喷射时间T_p保持在理想状态，控制系数α在1.0量级上下波动，则其平均值是1.0。另一方面，若取决于喷射时间T_p的空燃比偏向贫油那边，这时控制系数α企图校正该状态而在1.1左右波动;若空燃比变成富油10%时，系数α则在0.9量级左右摆动。无论哪种情况，该系统均能使空燃比为理想值。甚至当由基本燃料喷射时间T_p所确定的空燃比偏离理想状态时，空燃比输出还总是保持在理想值从而避免排放气体的恶化。

用这种氧气反馈控制法，其响应速度有它自己的应用极限。在由基本供应量决定的空燃比遇到一个突然变化的事件中，控制操作跟不上空燃比的突变，结果在该瞬变期间，该平均值还未被收敛于预定值，空燃比输出的平均值就已偏离理想配比值，因而也就恶化了排放的废气。由基本燃料供应量决定的空燃比的这种突变是经常会发生的，例如在发动机突然加速转到刹车状态，就是这种突变。

为避免氧气反馈控制系统中存在的这个问题，已经提出和应用一种控制方法，这种方法是根据发动机转速或进气流量，把发动机的运行状态分为多个区域，并对每个运行区，为基本燃料供应量预定一个补偿系数所校正，从而基本上保持氧气反馈控制量不变，甚至当发动机运行状态遇到变化时，也能维持所要求的理想空燃比。

用此法时，喷油嘴4的喷射时间T_i由下列方程确定：

T_i＝K·T_p·α·K_r·ΣK_i……（3）

其中K_r为区域补偿系数。

该方法把发动机转速变化范围和进气量变化范围进行分区。比如说，分别划分成10个部分，则由此不同组合所确定的运行区总共有100个。区域补偿系数K_r是这样确定的：以使在控制系数α为1.0，即当各运行区缺乏氧气反馈控制时，得到一个理想的空燃比（-14.7）。由此法确定的补偿系数储存在诸如只读存贮器（ROM）中，并在发动机运行期间，一次次地被读以计算喷射时间T_i。这种方法基本上能保持控制系数的平均值为1，从而达到理想的空燃比，并避免了排放废气的瞬时恶化。而这种排放废气的瞬时恶化，在用其他方法时会由于氧气反馈控制响应的延迟而产生在发动机运行条件可能改变的任何运行区。

各台发动机的控制特性，随发动机或用于控制的各种探测器或执行机构的特性变化而有显著的不同。

因此，如果将一个为标准发动机所确定的，区域补偿系统中必要的补偿系数K_r，应用到所有别的发动机上，则实际上是无用的。因此必需为每台发动机独自地确定区域补偿系数K_r，并且，每一台发动机需要一个专用的ROM以贮存数据。然而，要做到这点是不可能的，因为这样做必然导致生产率的降低和成本的提高。

另一方面，发动机、探测器和执行机构的特性随着时间而缓慢变化，因此在生产过程中设定的区域补偿系数，在过了一段时间后往往毫无意义了。

从这点出发，最近，一种学习控制系统已受到人们的密切注意。在这个系统中，用来存贮区域补偿系数K_r的存贮器是一种非易失性，可被写入或改写的存贮器。在发动机运行期间，它通过“学习”，连续地写入每个运行区的K_r，以便根据最新运行结果，为空气－燃料控制不断提供精确的区域补偿系数K_r。这种学习控制系统的基本概念在日本已公布（Laid-Open）专利No.20231/79和57029/79中作了公开。

学习控制系统不必确定最初的区域补偿系数，并且发动机特性等等的任何变化，均能由它本身不时地校正其区域补偿系数，而使其在包括瞬变在内的任何运行状态下，始终能获得正确的控制避免排放废气的恶化。

然而，实际上这种控制系统，由于发动机的运行集中在大多数区域补偿系数留待校正的那些区域，因而不能产生明显效果。

因此，本发明的目的是为提供这样一种空气-燃料控制系统其中，补偿系数能用比较简单的方法加以校正，并能在宽广的区域内，充分地显示出学习控制的效果。

为达到这一目的，这里提供了一种根据本发明的空气-燃料控制的方法，其控制过程是：

（1）由各种传感器测出表示发动机运行状态的参数，

（2）由上述参数中的进气量和发动机转速计算燃料喷射阀的基本燃料喷射量，

（3）根据参数中的反馈量，由相应的发动机运行区内通过学习控制设定的补偿系数修正基本燃油喷射量，控制空燃比，

本发明的特征是，在相应于发动机运行区的多个独立存贮器中设有

-存贮用于进行控制的补偿系数的稳态学习映象区，

-按照反馈控制学习结果不断改变补偿系数的缓冲映象区，

-根据缓冲映象区数据改写稳态学习映象区数据的补偿系数所组成的比较映象区。

其中在所述结构存贮器中设定补偿系数的步骤为

（3.1）当写入缓冲映象区数据的数目达到预定值时，将缓冲映象区的数据送到比较映象区，

（3.2）将缓冲映象区的数据送到稳态学习映象区，

（3.3）将比较映象区的数据送回到缓冲映象区，对缓冲映象区的数据进行修改，

（3.4）重复（3.1）至（3.3），使补偿系数修正到能满足空燃比的预定值。

本发明连同附图，详述如下，附图中：

图1是空燃比反馈控制型发动机控制系统的一个实例的示意图。

图2是为说明本发明一个实施例的操作图。

图3表示用于本发明的稳态学习映象区的一个实施例。

图4是说明根据本发明的一种映象区组合的概念图。

图5是为说明根据本发明进行映象绘制操作的图。

图6和图7是表明绘图过程的流程图。

图8是为解释本发明另一实施例的操作图。

图9是为了解释同一实施例的操作流程图。

图10是仍为解释本发明另一实施例的操作图。

图11和12是说明该同一实施例的映象设计图。

图13是解释同一实施例的操作流程图。

图14是为解释根据本发明的一个实施例的瞬态学习控制图。

图15是表示根据本发明的另一实施例，利用移位系数的控制操作流程图。

图16是表示根据本发明的一个实施例采用移位系数的学习操作流程图。

图17是表示先有的发动机的一种电子控制系统结构的示意图。

图18是表示一个控制电路实例的方框图。

参照附图所示的实施例，根据本发明的一种空燃比控制方法详述如下：

本发明的一个实施例的硬件结构和燃油喷射控制的一般操作，基本上与在附图1所示的先有技术系统的相应部分相同。然而该实施例在特有的控制系统部分以及包括在如图1所示的电子控制系统1中的一个微（型计算）机系统的控制操作部分与先有技术不同。

下面将以这些不同点为重点，解释本发明的该实施例。

在下述说明中，区域补偿系数K_r将表示成K₁（此后称作学习系数），这是为了强调该系数K_r是由学习补偿后得到的结果。

这样，在这实施例里，喷油嘴4的喷射时间T_i，不是由方程（3）而是由下列方程（4）所表达，

T_i＝K·T〈`;;P`〉·α·K₁·K_i……（4）

令氧气探测器3的输出信号为λ，信号λ是根据废气中是否存在氧气而产生的数字量（仅取高电平或低电平）。为使空燃比的控制有可能建立在该数字信号的基础上氧气探测器3的输出信号λ要受到检验，同时，每当输出信号λ由高空燃比值在富油边，到低电平空燃比在贫油边或从低电平到高电平，控制系数α便一步步地升高或降低，空燃比随之逐步增加或减小。

根据信号λ对应的富油或贫油状态，控制系数α的变化方式如图2所示。

在氧气探测器3的输出信号λ转换时，控制系数α的极值被校验，这样空气-燃料混合气的状态由贫到富转换时获得的极值为α最大;混合气状态由富到贫转换时获得的极值为α最小。由这些值，通过下列方程得到系数α的平均值：

α_平均＝α_增大＋α_减小/２……（5）

通过日本专利，例如No.26229/82已公开专利，平均值α平均的概念已为众所周知。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，设定这个平均值α_平均的上限T.U.L和下限T.L.L，并当平均值α_平均偏离T.U.L和T.L.L之间的范围时，取出平均值α_平均和α-1.0之间的差值，用作学习系数K。取出这个学习系数K的过程是在所有发动机运行区受到氧气反馈控制下实现的。

图3表示一个为写入学习系数K₁的存贮器映象区的例子。映象中的发动机运行区，是由发动机速度N和基本燃料喷射时间T〈`;;P`〉确定的。而且如上法确定的各学习系数K₁，就贮存在各相应的运行区里。

学习系数K₁只有在如下情况时被采集;当发动机运行状态维持在同一运行区，控制系数的极值至少已连续出现n个（n：一个预定值，例如5）。

图3的映象区用来贮存为根据方程（4），控制燃料稳定喷射时间T_i所用的学习系数K₁，被定义为稳态学习映象区。

正如图3所示，根据本实施例，与方程（2）所示的发动机负载相应的基本燃料喷射时间T_p，从0到T_p7，被分成8段，同样发动机速度也被分为0到N₇，以致总共得到64（＝8×8）个分割点，即作为发动机的运行区。在这个实施例中，学习系数K₁不是直接在稳态学习映象区中写入或校正，而是利用另两个映象区;如图4所示的一个缓冲映象区和一个比较映象区，它们均具有和稳态学习映象区相同的区域结构。

现参照图5，说明采用如上多个映象的稳态学习映象区的准备程序。

首先，如图5（A）所示，稳态学习映象区和比较映象区均被清零。当发动机运行于这种状态，以及每当每个运行区的学习系数K₁的值确定时，这个值在缓冲映象区的相应区里连续地写入。在此过程中，为确定学习系数K₁的程序，将在后面描述。在这种情况中，方程（4）中的系数K₁置1.0。

当发动机继续运行时，运行区的数目增加，在这些运行区里，学习系数K₁被写入缓冲映象区。虽然64个运行区的全部学习系数K₁提供在图上，但由于发动机在实际运行期间的运行区包含足够的裕度，因此通过标准发动机运行是不易确定K₁的。

在图5（A）的情况下，当其学习系数K₁被写入缓冲映象区的运行区数目C达到预定值1时，则写入缓冲映象区的数目C的相同数据也被写入比较映象区，如图5（B）所示。l值被定为小于这些映象所提供的运行区数目（64），并在此情况中，l被设定在20至30的范围。

下一步，如图5（C）所示，参照写于缓冲映象中数目C中的数据，预定的学习系数K₁写入所有运行区，以便完成整个缓冲映象。该状态在图中由D表示。这个数据D被传至稳态学习映象区，接着，将迄今一直贮存在比较映象区的数据C传送至缓冲映象区，如图5（D）所示。

结果，全部稳态学习映象区储存了学习系数K₁，以便利用处于图5（D）状态时得到的稳态学习映象的学习系数K₁按照方程（4），使燃料喷射时间T_i开始受到控制。这里方程（4）的计算是以常数1作为学习系数K₁进行的。

在发动机控制以这种方式进入具有稳态学习映象以后，在稳态学习映象区和缓冲映象区中的学习系数K₁，为一个如图5（P）所示的新的系数所校正每学习一次，相应于（如图2所示）运行区中就得到一个新的学习系数K₁，从而分别使数据D和C变为D′和C′。每次校正是通过新系数完成的（就缓冲映象而言，不仅起校正作用，而且还新写入那些迄今还未写入过任何学习系数的运行区），该控制系数α暂时取作1.0，同时将被写入缓冲映象区的数据C′同储存在比较映象区里的数据C作比较，以检验各区的系数数目之差是否达到一个预定值m，若已达到m，则图5（F）的缓冲映象区的数据上被转移至比较映象区，如图5（B）所示。然后如图5（C）所示，根据在各区内已校正的数据，校正所有区域的系数和写入稳态学习映象区。重复图5（B）至5（D）的程序。换言之，图5（F）表示出从（B）到（D）的顺序进行过程。上面提到的m是一个预定值，例如小于1的10。

根据这个实施例，当借助学习系数K₁，维持控制系数α的平均值总是接近1.0时，空燃比可受到完全控制，结果形成一个高的响应性从而完全避免了瞬态期间的废气恶化。此外，借助于学习，通过在缓冲映象区和比较映象区之间进行的比较，由此决定改写稳态学习映象区的时间点是非常合理的，这样就使学习过程有可能精确地满足各部件特性缓慢变化的要求，从而保持废气特性在一个很长的周期内不变。

根据本实施例，在如图3所示的各稳态学习映象区内，其基本燃料喷射时间T_p是T_p7或更多，发动机速度N是N₇或更多，各区中被用作控制的学习系数K₁处于映象区的最右列，最底行，因此在所有时间，甚至当发动机运行状态进入功率控制区，均能自动有效地进行最佳功率校正。

现参照图6和图7的流程图，解释学习系数K₁的学习程序和如图5所示的过程的执行程序的一个实施例。

根据这两个流程图，在发动机启动后，程序是以有规则的时间间隔重复的-例如40ms。首先，图6中步骤300决定氧气反馈控制是否已开始。如果结果是“是”，则程序进至302步，如果回答是“否”，则步骤越至332步。在302步，决定氧气探测器的信号是否已达λ＝1的值（空燃比A/F为14.7）。若回答是“否”，则转入至332步，这是确定控制系数增减的程序，执行众所周知的积分程序。若结果是“是”，则程序转入304步，计算如方程（3）所示的平均值α_平均。第306步决定该平均值α_平均是否已包含在（图2所示的）上、下限之间，如包含在内，则表明：正常的反馈控制有效，以使计数器在第326步清零，并进至第332步。

反之，若平均值α_平均不包含在上、下限之间，则在308步确定平均值α_平均和1之间的偏差，作为学习补偿量K₁。然后，第310步计算由基本燃料喷射时间T_p和发动机速度N（图3所示）所确定的现运行区。紧接着进行312步，同该程序的前一个操作区比较，决定该操作区是否有变化。若查明其已变化，即当回答是“是”时，则要写入学习补偿量K₁的操作区还未确定，因此程序越至326步。另一方面，若该操作区仍维持不变，则该计数器在314步开始计数，接着进行第316步，决定该计数器是否已达n。若计数值不是n，即这步的回答是“否”，则程序进至332步。反之，若查明该计数值已达n，即此时回答是“是”，则在第318步对计数器清零，同时程序进至320步。

第320步决定第一个稳态学习映象区是否已通过图5中的（B）至（D）的操作而准备好了。若未准备好，则程序越到322等步，以完成参照图5所说明的（A）的操作。第322步，决定系数K₁是否已写入有关的操作区。若它已经写了，即当回答是“是”，则程序转至322步，不再进行。反之，若回答是“不”，则通过第324步，将308步所计算的学习补偿值K₁写入有关操作区。若查明已准备好第一稳态学习映象区，即第302步的回答是“是”，则程序进入328等步，以完成在参照图5时所说明的（E）和（F）的操作。第328步把学习补偿值K₁加到稳态学习映象区和缓冲映象区的分隔点，接着通过第330步，这里取空燃比补偿系数为1.0。

重复第300至332步，执行在参照图5时所说明的（A），（E），和（F）的操作。

现参照图7的流程，描述在参照图5时已解释的（B），（C）和（D）的操作。

第350步，决定第一稳态学习映象区是否已准备好，如还未准备好，即回答是“否”，则程序进入第354步，检验缓冲映象区写入区的数值。若该数已达到1，则程序进入356步，反之程序越至第370步，若查出第一稳态学习映象区已准备好，即第350步的回答是“是”，则进行第352步，以检验在缓冲映象区和比较映象区上的数据之差。若该差值是m，则程序进入第356步，以准备一幅稳态学习映象。反之，若该差值小于m，则程序进至第370步。

第356步，设置准备映象程序的标记，以禁止学习结果的写入，第358步，传送缓冲映象区中的数据至比较映象区。接着通过第360步，利用缓冲映象区准备好稳态映象区。第362步将此准备好的缓冲映象区的数据传送至稳态学习映象区。接着通过第364步，将比较映象区的数据传至缓冲映象区。第366步，设置表示稳态学习映象区已准备好的标记，该标记用于决定第350步和图6中的320步。第368步，清除第356步所设置的为指明准备映象程序的标记。

图8表示本发明另一实施例的操作。这个实施例与图2所示的实施例的不同点在于：其学习系数是以瞬时值，而不是平均值计算的，而且空燃比控制系数α已超过上限（T.U.L）或下限（T.L.L），高于T.U.L或低于T.L.L的控制系数的超出量K₁或K₁″被表示成Δα，并作为学习系数K₁，该程序按图9所示的流程进行。

在上述两个实施例中，所有写入稳态学习映象区的学习系数K₁不超过能写入的量。然而，当各部件的特性变化增多到一定程度，为校正特性变化的学习系数K₁可能增多到超过能被写入的临界值。由此看来，采用如下措施是可能的：当学习系数K₁中有一个已超出该临界值，但从映象的全部区域中加上或减去某一个数，以使当该数包含在方程（4）的系数K中时，整个映象的平均值接近1.0。用此方法，整个映象区的值均可移位，从而能使一个颇大的时效变化由于足够的补偿而完全被抵消。

现参照图10到13，说明本发明另一实施例。

在这个实施例中，除了学习系数K₁以外，还有一个独立补偿系数，用于因发动机加速或减速时的大量的瞬变控制状态中。首先，如图10A所示，发动机瞬态诸如加速或减速是通过每单位基本燃料喷射时间T_p的变化率ΔT_p而已知的。在加速周期t₁或减速周期t₂期间，空燃比控制系数α取极值a或b，如图10B所示。

当此极值a或b超过预定上限（K.U.L）或预定下限（K.L.L）时，实际值a或b与这种极限之间的偏差K_acc或K_dec根据具体情况被确定，而且分别被认为是加速学习补偿值K_acc或减速学习补偿值K_dec，然后写入加速学习映象区（图11）和减速学习映象区（图12）的相应运行区。在图11和12中，如上述稳态学习映象区一样，基本燃料喷射时间T_p的变化率ΔT_p沿横坐标标出，发动机速度N沿纵坐标标出。

同时，根据本实施例，喷油嘴3的喷射时间T_i，由下列方程计算和控制：

T_i＝K·T_p·α·（K₁+K_t）·ΣK_i……（5′）

其中，K_t是瞬变学习系数，该系数由加速学习补偿值K_acc和减速学习补偿值K_dec来表示，加速学习补偿值K_acc是在加速瞬变时而由加速学习映象的相应操作区读出的;K_dec是在减速瞬变时由减速学习映象的相应操作区读出。

根据该实施例，当发动机运行状态变化较慢时，与参照直至图9所描述的实施例一样，从稳态学习映象区的相应运行区读取学习系数K₁，则对每个运行区，都能进行适宜控制。当发动机进入瞬变状态时，则通过学习系数K₁被加一个数来控制;这个数根据该瞬变条件，通过分别由加速学习映象区或减速学习映象区的瞬变运行区读出的加速学习补偿值K_acc或减速学习补偿值K_dec，从而有效地进行更为细的控制。故在任何运行状态下能够进行适宜的空燃比控制，从而能使排放废气总是处于最佳状态。

现参照图13的流程，说明这个实施例的加速学习补偿。K_acc和减速学习补偿值K_dec的学习程序的一个实例。

第400步决定发动机是否在氧气反馈控制下。如果没有，程序越至424步。反之，若发动机是在氧气反馈控制下，则程序进至402步，以检验氧气探测器的输出是否已反相。若其刚反相，则程序进至404。反之，若没反相，则接着进行424步。第404步检验是加速还是减速。检验加速或减速的方法是：确定在某一时间间隔内，基本燃料喷射时间T_p的变化，若不涉及加速还是减速，则程序越至424;否则程序进至406步。

第406步，决定稳态学习映象是否产生和被应用了，若还没产生，则程序越至424步;反之，若稳态学习映象是可用的，则程序进至408步。第408步决定空燃比控制系数α是否被包含在图10B中指明的上、下限间的范围内。若包含在此范围内，则程序越至424步;反之，若回答是“否”，则接着进行410步。第410步决定空燃比控制系数α是否大于上限（K.U.L），若是如此，程序进至412步;若不是，则程序进至414步，以便分别计算加速或减速的学习补偿值Δα。下一步416，由加速或减速检测时的发动机速度N和基本燃料喷射时间变化范围ΔT_p，计算运行区。第418步，分别决定在检测加速或减速时，是否涉及加速或减速。若涉及加速，则进行第420步，将加速学习补偿值Δα加至加速学习映象，当涉及一个减速时，则在第422步，将减速学习补偿值Δα加至减速学习映象。

加速或减速学习补偿值不受图10B所示的K_acc或K_dec的限制，而是，若它被取作偏离1.0的偏差，则不必将程序分成412和414两步。该学习补偿值可由下列方程获得：

Δα＝α-1……（6）

基本燃料喷射时间的变化率也可由进口负压变化或油门开度或进气流量变化所代替。此时，显然要使发动机速度和进口负压结合成加速和减速的学习映象（图11和12）。

如上所述，根据本发明既能计算该学习系数，也能合理地产生和校正储存该系数的映象，以致充分利用了该学习控制系统的优点。因此，甚至当控制空燃比的各种必要的执行机构和探测器的特性发生变化时，长时间缓慢变化或其它，发动机的运行状况也始终能自动地受到校正，从而保持废气处于令人满意的状况。

再者，根据本发明，由于稳态学习映象的校正，即使在空燃比的反馈控制失效的功率区内，也是有效的。因而，有可能避免执行机构和探测器的特性或缓慢变化的影响-甚至连反馈控制失效的功率区内，都能得到最佳功率校正。

图14表示根据研究中的实施例，基本燃料喷射时间和不同的校正之间的关系。字符A标明一个稳态学习区，字符B标明一个加速学习区，C标明一个减速学习区，字符D标明一个受移位系数K、影响的区域，K_s由下列方程（7）给定。

根据本发明的一个实施例，燃料喷射时间T_i，由下式确定：

T_i＝α·T_p·（K₁+K_t-K_s）·（1+ΣK_i）……（7）

_p7……（8）

其中，K：由喷油嘴确定的系数

T_p：基本燃料喷射时间

α：空燃比补偿系数

K₁：稳态学习系数

K_t：瞬时学习系数

K_i：各种补偿系数

K_s：移位系数

Q〈`;;A`〉：进气流量

N：发动机速度

具体地说，基本燃料喷射时间T_p，根据方程（2）由发动机进气流量Q〈`;;A`〉和发动机速度N来确定，从而得到一个粗略的理想空燃比（A/F＝14.7），然后通过反馈校正该空燃比，该反馈是根据氧气探测器142的信号λ，通过改变空燃比的补偿系数α来实现的，从而得到一个较精确的理想空燃比。此外，稳态学习系数K₁用于补偿作为空燃比控制的各种执行机构和探测器的特性不同和缓慢变化。这种补偿通过加速或减速的补偿而得到进一步的补充;在突然减速时，从它的补偿系数减去移位系数，由此确定燃料喷射时间T_i。

与这个移位系数K_s有关的流程图示于图15。第600步检查稳态学习映象是否已由设定在第366步（图7中）的映象生成标记而完成。若该映象是完整的，则程序进至602步，若该映象不完整，程序越至第616步。若目前的基本燃料喷射时间，较空转的基本燃料喷射时间为短，则程序由602步进至604步，从而使空燃比补偿系数α为1。第606步，检查贫油移位标记的设置状况。若查明未设置，则第608步设定转成贫油态的时间。接着由610步，设置贫油移位标记。第612步，检查设置在608步的时间是否被减小至零。如果不是，第614步使贫油移位K_s起作用。由于这种做法，则当基本燃料喷射时间短于空转的基本燃料喷射时间（图14），在贫油转移周期D内，由于K_s，使混合物变得较稀。

第616步，清除贫油移位标记。接着通过第618步，减小贫油转移作用至零。贫油转移时间的更新是作为独立的任务去完成的（图中未表示）。

根据图15的实施例，只有当基本燃料喷射时间T_p短于空转基本燃料喷射时间（空转T_p）时，移位系数K_s才起作用，从而进一步根据方程（1）减小喷射时间T_i。因此避免了空燃比骤然降到富油态（否则，这种状态有可能由于附在进口管壁的燃料，在突然减速时大量被吸入气缸而引起）。从而使废气中的有害成分保持在规定限度内。

移位系数K_s的幅度大小，可取一个比例于基本燃料喷射时间的变化值，而基本燃料喷射时间与突然减速或说与空燃比补偿系数有关。

在没有任何学习控制，而使用空气-燃料比例反馈控制的情况中，甚至可通过设置一个移位系数，使空燃比补偿系数固定在突然减速时的补偿系数值，也可能除去废气里的有害成分。

为决定是否涉及一个突然减速，不仅可用基本燃料喷射时间，也可用进口管中的负压值或节油门角度（除以发动机速度），作出近似判定。

图16是通过在突然减速期间的“学习”来确定移位系数K_s的一个流程图。其700和702步分别与图15中的600和602步相同。第704步检查贫油移位标记的设置。若查明没设置，则第706步设置贫油移位时间，接着通过第708步，设置贫油移位标志。第710步检查空燃比补偿系数是否位于上、下限值间。若查明其在上、下限值之间，则程序越至第718步。反之，若查明其未在上、下限之间，则程序越至第712步。然后，如果空燃比补偿系数高于上限，则进行第714步;若低于下限，则程序越至716步。第714步，将空燃比补偿系数与1.0的偏差值加至该贫油移位存贮器;同时第716步，从贫油移位存贮器减去这一偏差，并将结果存入贫油移位存贮器。若第718步查明贫油移位时间不是零，则第720步，储存在贫油移位起作用时在714和716步所计算的值。第722步清除在第708步所设置的贫油移位标记，接着到第724步，减小贫油移位作用至零。

在此法中，补偿作用是由于在突然减速时的“学习”所确定的转移系数K_S而奏效的。

至于燃料喷射时间的计算，可参考贫油移位操作。

因此，根据本实施例，除了为控制空燃比的一系列稳态和瞬态学习外，作为突然减速的补偿（利用移位系数K_s补偿），也是有效的，以至一方面使在突然减速时产生的废气中以火花形式的一种有害成分，完全衰减掉，另一方面，运行状态总是自动地受到校正，即使对于控制空燃比所必要的执行机构和探测器的特性及缓慢变化也同样。所以，不仅可从废气中去掉了有害成分，而且由于通过稳态学习映象，还补偿了探测器和执行机构的变化，长期的或短期的即使在空燃比未受反馈控制的功率区，也不例外，这样，就很容易为内燃机提供一个能在所有时间，均有最佳功率补偿效果的空燃比控制系统。

此外利用了这种条件：稳态学习映象的分割点保持不变，由计入的空燃比补偿系数的变换次数计算稳态条件下的稳态学习补偿值，从而产生一个精确的稳态学习映象。

在建立稳态学习映象后，在加速或减速时的空燃比补偿系数α的变化，被用作一个相对于瞬时学习映象的学习补偿值，以致有可能即使在瞬态，为除去有害成分而去衰减在空燃比方面的变化，因而改善了驾驶性能。

为保险起见，对图1这种众所周知的结构，仍参照图17和18作如下说明：

图17是整个发动机控制系统的一个部分截面图。在图17中，吸入的空气通过空气滤清器2，混合至4和进气管6进入气缸8。该气体在气缸8里燃料消耗，再通过废气管10排入大气。

混合室4包括一个为喷射燃料的喷油嘴12，由此喷油嘴12喷射的燃料在混合室4的空气通道内雾化，并与吸入的空气混合形成混合气体，该混合气体通过进气管6在进气阀20打开时，供给气缸8的燃料室。

节油阀14安装在接近喷油嘴12的出口，节油阀14的构造，保证其同加速踏板构成机构上的联锁，以便由发动机操纵。

空气通道22置于混合室4的节油阀的上游，并包括一个热丝空气流量计，即一个由热电阻丝制成的流量探测器24，用来采集一个随气流速度而变的电信号AF。由于由热电阻丝（热丝）制成的流量探测器24，置于空气旁路22中，一方面保护其免遭由气缸8逆火时产生的高温气体;另一方面也使其免遭进气中的灰尘沾染，空气旁路22的出口开在接近于文丘里管的最窄部分的一点，而其入口开在文氏管的上游。

由燃油箱30，通过一台输油泵32向喷油嘴12供应增压燃油。一旦一个来自控制电路60的喷射信号作用于喷油嘴12时，燃油由喷油嘴入进口管6。

吸入的混合气体是利用进气阀20受到活塞50压缩的，并由火花塞（图上未标）上的火花烧尽。这种燃烧能量可被转换成功能。气缸8受冷却水54冷却。冷却水的温度是由水温探测器56测量的，其测量结果TW被视为发动机的温度。

废气管10有一个氧气探测器142，用它来测量废气中的氧气，并产生测量值λ。

图中未标的曲轴，带有一个曲轴角探测器，用以产生一个从基准角信号和一个位置信号，分别作为对每个基准曲轴角和一个相对于发动机旋转的预定角（如0.5度）。

曲轴角探测器的输出，水温探测器56的输出信号TW，氧气探测器142的输出信号λ和来自热丝24的电信号AF，被用于包括一台微型计算机等的控制电路60，其输出驱动喷油嘴12的点火线圈。

通向进气管6的旁路26，被安置于沿混合室4里的节油阀14的整个范围，并包括一个控制开、闭的旁通阀61。

旁通阀61，面对安置在节油阀14附近的旁路26，由一脉冲电流控制其动作。通过阀的提升，改变该旁路的截面积。根据控制电路60的输出，这一提升激励和控制一个驱动单元。具体地说，控制电路60产生一个为控制驱动单元的周期性的操作信号，以使驱动单元根据这个周期性操作信号而调整旁通阀61的提升。

一个EGR控制阀90是为控制废气管10和进气管6之间的通路，从而控制从废气管10到进气管6的EGR的值。

在此方法中图1的喷油嘴12被控制以调节空燃比和燃料增量，而发动机在空转情况时（ISC）的速度，由旁通阀61和加入EGR控制量的喷油嘴12来控制。

图2是应用一台微型计算机的控制电路60的总图。该微计算机包括一个中央处理器102（CPU），一个只读存贮器104（ROM），一个随机存取存贮器106（RAM），和一个输入/输出电路108CPU102通过存贮在ROM104中的不同程序，计算来自输入/输出电路108的输入数据，然后使计算结果返回到输入/输出电路108。RAM106是计算所必需的一个中间存储器。在CPU102，ROM104，RAM106和输入输出电路108之间的数据交换是通过一根总线110来实现的，总线110包括一个数据总线，一个控制总线和一个地址总线。

输入/输出电路108包括输入设备。例如第一模/数转换器122（以下称ADC1），第二模/数转换器（以下称ADC2）124，角度信号处理电路126和一个为输入和输出1位数据的独立的输入/输出电路（以下称DIO）128。

ADC1包括一个多路转换器（以下称MPX），其输入来自一个电池电压探测器（以下称VBS）132，一个冷却水温探测器（以下称TMS）56，一个大气温度探测器（以下称TAS）136，一个电压调整发生器（以下称VRS）138，一个节油阀探测器（以下称OTHS）140和一个氧气探测器（以下称O₂S）142。MPX162从上述输入中选一个，将其传给模/数转换器电路（以下称ADC）164，ADC164的数字输出储存在一个寄存器里（以下称REG）166。

另一方面，流量探测器的输出（以下称AFS）24，传至ADC2 124，通过一个模/数转换器电路（以下称ADC）172，将其转换成数字值并置于一个寄存器内（以下称REG）174。

一个角度探测器（以下称ANGLS）146，产生一个代表基准曲轴角度的信号，如180度（以下称REF）和一个代表小角度如1度的信号（以下称POS），并将它们传输给一个角度信号处理电路126，作波形整形。

DIO128的信号来自一个空转开关148（以下称IDLE-SW），该开关当节油阀14回到全关位置时，操纵一个最高挡开关（以下称TOP-SW）150和一个启动器开关（以下称START-SW）152。

现在说明一个根据CPU的计算结果和控制对象产生脉冲的电路。喷油嘴控制电路（以下称INJC）1134是为将数字计算结果转换成脉冲输出的电路。INJ脉冲具有一个与喷油量相应的宽度，它是由INJC1134产生并通过与门1136传给喷油嘴12的。

点火脉冲发生器电路（以下称IGNC）1138包括一个为设定点火时间的寄存器（以下称ADV）和一个为设定点火线圈初级电流启动时间的寄存器。这些数据由CPU设定。脉冲IGN是根据这样设定的数据产生的，并通过一个与门1140传给一个为给点火线圈提供一次电流的放大器62。

旁通阀61的打开速率是由脉冲ISC控制的。该脉冲来自控制电路1142（以下称ISCC），通过与门1144传至该处。ISCC1142有一个为设定脉冲宽度的寄存器ISCD和一个为设定脉冲周期的寄存器ISCP。

为控制EGR控制阀90的EGR量值控制脉冲产生器电路（以下称EGRC）1178，包括一个为设定代表脉冲频宽比值的寄存器EEGRD和一个为设定代表脉冲周期的寄存器EGRP。这个EGRC的输出脉冲EGR是通过与门1156传给晶体管90的。

另一方面，1位输入/输出信号是由电路DIO128控制的。输入信号包括IDLE-SW信号，START-SW和TOP-SW信号。而输出信号包括一个为驱动燃油泵的脉冲输出信号。这个DIO包括一个为确定某端是否被用作一个输入端的寄存器DDR192和为锁存输出数据的寄存器DOVT194。

一个状态寄存器（以下称MOD）1160，是为在输入/输出电路108中存贮用于各种特定状态的命令的。例如，由于在这个状态寄存器1160中设定一个命令，所有与门1136，1140，1144和1156能按要求执行或不动。因而，能通过在MOD寄存器1160里设定一个命令，去控制INSC，IGNC和ISCC的输出启动和停止。

DIO128为控制燃油泵32产生一信号DIO1。

Claims (13)

1、一种控制内燃机空燃比的方法，其控制过程是

（1）由各种传感器测出表示发动机运行状态的参数，

（2）由上述参数中的进气量和发动机转速计算燃料喷射阀的基本燃料喷射量，

（3）根据参数中的反馈量，由相应的发动机运行区内通过学习控制设定的补偿系数修正基本燃油喷射量，控制空燃比，

本发明的特征是，在相应于发动机运行区的多个独立存贮器中设有

-存贮用于进行控制的补偿系数的稳态学习映象区，

-按照反馈控制学习结果不断改变补偿系数的缓冲映象区，

-根据缓冲映象区数据改写稳态学习映象区数据的补偿系数所组成的比较映象区，

其中在所述结构存贮器中设定补偿系数的步骤为

（3.1）当写入缓冲映象区数据的数目达到预定值时，将缓冲映象区的数据送到比较映象区，

（3.2）将缓冲映象区的数据送到稳态学习映象区，

（3.3）将比较映象区的数据送回到缓冲映象区，对缓冲映象区的数据进行修改，

（3.4）重复（3.1）至（3.3），使补偿系数修正到能满足空燃比的预定值。

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