JP2540148B2

JP2540148B2 - エンジンの電子制御装置

Info

Publication number: JP2540148B2
Application number: JP62080606A
Authority: JP
Inventors: 豊大泉; 義和岩下; 秀志寺尾; 和明兵頭
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPS63246441A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンの電子制御装置に関するものであ
る。

（従来技術）一般に電子制御方式を採用した自動車用エンジンのア
イドル回転数制御装置などでは、例えばエンジンのスロ
ットル弁をバイパスするように吸入空気のバイパス通路
を形成するとともに、このバイパス通路にスロットル弁
の最小開度状態（アイドル状態）における吸入空気量を
調整する吸入空気量調整手段（電磁弁）を設け、エンジ
ンの実際の回転数が目標回転数設定手段によって設定さ
れた所定目標回転数となるように当該吸入空気量調整手
段を制御することにより一定のアイドル目標回転数で運
転するように構成されている。

そして、上記の場合、さらに具体的には、マイクロプ
ロセッサにより構成されるエンジンコントローラを使用
し、上記吸入空気量調整手段を、上記目標回転数に対応
させた設定した所定の基本制御量によって制御し、当該
所定の基本制御量によって得られる実回転数が上記目標
回転数と不一致の場合には、その偏差量に応じて上記所
定の基本制御量を所定の補正係数でフィードバック補正
することによって実回転数を目標回転数に収束せしめる
ようなフィードバック補正手段を設けた構成が採用され
ている。

一方、このような吸入空気量の調整を行なうエンジン
のアイドル回転数制御装置においても、最近では学習制
御システムが導入されるようになっており、該エンジン
における学習制御システムでは、エンジン自体の製造公
差による特性の相違や経年変化、またシステム自体の運
転条件や環境条件の変化をシステム自身のコントローラ
がモニターして、当該特性の相違や条件の変化に応じて
上記本来のフィードバック制御の制御値を一定の周期
（サンプリング周期）で新たにストア（更新）して行
き、常に最新のデータ値に基づいて上記フィードバック
制御の制御値をシステムの特性変化に合わせて補正し当
該システムの現状に対応した最適な制御を行なうように
なっている（例えば特開昭56−44431号公報参照）。

ところで、上記のような自動車エンジンの学習補正制
御において、実際に学習を行なうためには、できるだけ
正確な学習値を得るために当該エンジンの運転状態に対
応して所定の学習実行条件が設定されており、上記実際
のエンジン運転状態が上記所定の学習実行条件を充足し
た場合に初めて学習を実行して学習値を記憶するように
構成されている。この場合、上記学習実行条件として
は、例えば誤学習を防止するために上記実際のエンジン
回転数が目標回転数に対して通常第５図に示すような所
定の偏差領域内（例えば±30rpm内）にあることが一つ
の基本要件として選ばれている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記のように実際のエンジン回転数が目標
回転数に対して上記所定の偏差領域内にある場合に初め
て学習の実行を行ない得るような厳格な制御システムを
採用した場合、次のような問題が生じる。

すなわち、例えばバッテリ電圧の極端な低下や電源供
給ラインの断線などの理由により学習値を記憶した学習
値記憶メモリ（当然RAM構成になっている）がOFFにな
り、学習値が完全にリセットされたような場合におい
て、もしカーボン等の付着によるスロットル弁のスティ
ック、或いはバイパスエア通路の詰まりなどが生じる
と、正常な学習補正制御ができなくなった状態におい
て、しかも吸入空気量が相当に低下するのでエンジン回
転数が大きく低下する結果、フィードバック制御系自体
の追従性では最早対応できないことから上記回転数の目
標回転数との偏差値が大きくなりすぎて実質的に目標回
転数への収束が不可能となる（第６図ａ〜ｄ参照）。

従って、このような状態で仮にエアコン等のエンジン
負荷が投入されたりすると、場合によってはエンジンス
トールに到ることになる。

そこで、以上のような学習制御システムにおいて、例
えば学習値記憶手段へのバッテリからの給電が中断され
たような時は、次にエンジンを始動してから所定の期間
内は学習値の更新速度を速くして速かに適正な学習値を
得るようにしたものも提案されている（例えば特開昭61
−28739号公報参照）。

しかし、該構成の場合、確かに学習実行条件が成立し
ている時には効果があるが、一方学習実行条件が未成立
の時には効果がない問題がある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記の問題を解決することを目的としてな
されたもので、エンジン運転時のエンジン制御値を検出
するエンジン制御値検出手段と、該エンジン制御値検出
手段によって検出されたエンジン制御値と予め設定され
た目標制御値との偏差に基いてフィードバック補正値を
算出するフィードバック補正手段と、該フィードバック
補正手段によって算出された上記フィードバック補正値
に基いて学習補正値を演算更新する学習補正手段と、少
くとも上記学習補正値に基いてエンジン運転時のエンジ
ン制御値を補正するエンジン制御値補正手段と、上記エ
ンジンの運転状態が学習可能な所定の運転条件下にある
ことを判定して上記学習補正手段の学習動作を行わせる
学習実行手段とを備えてなるエンジンにおいて、上記学
習補正手段の学習頻度を判定する学習頻度判定手段と、
該学習頻度判定手段によって判定された学習頻度が所定
頻度以下の時には上記学習実行手段の学習実行条件を緩
和する学習実行条件緩和手段とを設けてなるものであ
る。

（作用）上記の手段によると、学習制御用のメモリ電源が一旦
OFFにされて再びON状態になったような学習頻度の少な
い時には、該状態であることを学習頻度判定手段が判定
し、学習実行条件緩和手段によって学習補正手段の学習
実行条件が緩和される。

（実施例）先ず、最初に第２図を参照して本発明の実施例のエン
ジンのアイドル回転数制御装置のシステムの概略を説明
し、その後要部の制御の説明に入る。

第２図において、符号１は自動車用のエンジン本体で
あり、吸入空気はエアクリーナACを介して外部より吸入
され、その後エアフロメータ２、スロットルチャンバ３
を経て各シリンダに供給され、また燃料は後述のECU9に
よって制御されるフューエルインジェクタ５により噴射
されるようになっている。そして、上記シリンダへの吸
入空気の量は、上記スロットルチャンバ３内に設けられ
ているスロットル弁６によって制御され、その量はエア
フロメータ２によって検出される。スロットル弁６は、
アクセルペダルに連動して操作され、アイドル運転状態
では、略全閉状態（最小開度）に維持される。

一方、上記スロットルチャンバ３には、上記スロット
ル弁６をバイパスしてバイパスエア通路７が設けられて
おり、このバイパスエア通路７にはアイドル時における
エンジン回転数制御のための吸入空気量調整手段となる
電磁制御弁（アイドルスピードコントロールバルブ）８
が設けられている。従って、アイドル運転状態では、上
記エアフロメータ２を経た吸入空気は、その一部が上記
バイパスエア通路７を介してエンジン側の各シリンダに
供給されることになり、その供給量は上記電磁制御弁８
によって調整される。そして、この電磁制御弁８は、後
述するエンジンコントロールユニット（以下、ECUと略
称する）９より供給される制御パルス信号（以下、単に
制御信号と言う）のデューティー比Ｄによってその開弁
状態が正確に制御される。

この場合、上記デューティー比Ｄは、一般に次式によ
って演算される。

Ｄ＝D_B＋D_L＋D_FB＋D_LC 但し、D_B:基本項 D_L:負荷補正項 D_FB:フィードバック補正値 D_LC:学習補正項上記エンジンコントロール手段としてのECU9は、例え
ばマイクロプロセッサ（CPU）を中心とし、メモリ（ROM
およびRAM）およびインターフェース（I/O）回路を備え
て構成されている。そして、このECU9の上記インタフェ
ース回路には、例えばヘッドライト等の電気負荷検出ス
イッチE_L・SWのON信号S₁、エアコンスイッチA/C・SWに
より検出されたエアコン負荷の検出信号（ON信号）S₂、
例えばマニュアルトランスミッション車の変速機ニュー
トラル位置検出スイッチSFTN・SWにより検出されたニュ
ートラル位置検出信号S₃並びにクラッチスイッチCL・SW
により検出されたクラッチ切断信号S₄、パワーステスイ
ッチPST・SWにより検出されたパワーステアリング作動
信号S₅、例えばポテンショメータにより検出されたスロ
ットル弁６の開度信号（TVO）S₆、上記エアフロメータ
２によって検出された吸入空気量（Ｑ）検出信号S₇、エ
ンジン回転数検出手段15により検出されたエンジン回転
数（N_E）検出信号S₈、スタータスイッチST・SWのキーオ
ンによるエンジン始動信号S₉、エンジンウォータジャケ
ット部のサーミスタ16により検出された冷却水温度
（T_W）検出信号S₁₀等が各々入力される。

また、上記スロットル弁６には、その全閉時（アイド
ル時）にONになるアイドル接点ID・SWが設置されてお
り、そのON信号S₁₁も上記ECU9に入力される。

尚、符号10は、３元触媒コンバータ11を備えた排気管
を示している。

次に、以上の制御装置のECU9によるアイドル回転数制
御時の吸入空気量制御動作（学習値演算動作）を第３図
のフローチャートを参照して詳細に説明する。

最初にスタータスイッチのキーオンにより制御動作が
スタートされると、先ず所定の時間間隔でマルチプレク
サを介して上記ECU9に対して上述した各種の入力情報の
内の所定のデータ、すなわち、実際のエンジン回路数
（N_E）、スロットル弁６の開度（TVO）が読み込まれ
（ステップS₁）、次いでこれらの情報を基にして現在の
運転状態がアイドル・フィードバックコントロール領域
（ID F/B領域）にあるか否かが判断される（ステップS
₂）。即ち、エンジン回転数（N_E）が所定値（N_EM）以下
でスロットル弁６の開度が最小開度状態（TVOmin）のと
きに、アイドル・フィードバックコントロール領域と判
断し、他方上記エンジン回転数（N_E）が上記の所定値
（N_EM）よりも高く、スロットル弁６の開度が最小開度
（TVOmin）よりも所定値以上大きいときには非アイドル
・フィードバックコントロール領域であると判断する。

そして、アイドル・フィードバックコントロール領域
にある場合（YES）には、さらに次のステップS₃で上述
の各種の負荷スイッチがOFFになっているか否かを判断
した上で各負荷スイッチがOFF（YES）の場合には次のス
テップS₄に進む。

他方、上記ステップS₂で当該運転状態が非アイドル・
フィードバックコントロール領域にある場合（NO）に
は、そのままステップS₅のオープンループ制御による一
定の目標値（待ち受け量:D−D_EXT）の設定動作に移り、
その後当該目標値（D_EXT）を最終制御出力（固定）とし
て出力して制御動作を終了する。この目標値は例えば前
フィードバック制御動作の最終値を基準にして設定す
る。

一方、上述のステップS₃で上記したいずれかの負荷ス
イッチがONであるNOの場合には、ステップS₁にリターン
する。

他方、上記ステップS₄に進んだ場合には、学習値の演
算を前提としてアイドル回転数制御のための上記制御信
号用の制御値デューティー比Ｄの演算動作に移行する。
すなわち、先ず上記エンジンからの冷却水温T_Wの検出信
号に対応して上述の演算式における基本特性値（デュー
ティー比算出式の基本項）D_Bを演算する。

次に、ステップS₆に進み、上記ステップS₄で演算され
た基本特性値D_Bの値に基づいて目標回転数No（No＝650r
pm）を演算設定し、次にこの目標回転数Noに所定の不感
値αを加えた値（No＋α）を基準としてエンジンの実回
転数N_Eと比較する（ステップS₇）。その結果、実回転数
N_Eが上記基準値以下の場合（NO）には、さらに当該実回
転数Ｎが（No−α）の基準値、すなわち目標回転数Noよ
り不感値αを減じた値以下であるか否かを判断する（ス
テップS₈）。

その結果、実回転数Ｎが上記基準値（No−α）以下で
ある場合YESには、吸入空気量を増加させるためにフィ
ードバック補正値D_FBをΔD_FBだけ大きくする演算（D_FB
←D_FB＋ΔD_FB）を行なう（ステップS₁₀）。一方、上記
の判断の結果、実回転数Ｎが上記基準値（No−α）より
も大の場合（No）には、略目標回転数に一致していると
認めてステップS₁₁に進む。

他方、上記ステップS₇において、エンジンの実回転数
N_Eが基準値（No＋α）以上の場合（YES）には、マイナ
ス側のフィードバック（D_FB−ΔD_FB）が作用し吸入空気
量を減少させることになる（ステップS₉）。

このようにして最終的なフィードバック補正値D_FBが
決定される。

次に、ステップS₁₁に進み、上記フィードバック補正
値D_FBの演算回数ｎが学習値としてメモリするために必
要な規定回数ns以上となったか否かを判断する（ステッ
プS₁₁）。ここでn,nsは、それぞれ学習回数の積算周期
を示すものとする。そして、（YES）の場合には、さら
にステップS₁₂に移って上記ｎ回のフィードバック補正
値D_FB1〜D_FBnの平均値を取ることにより当該学習補正値
D_Lcの演算を行ない、その演算値を学習値記憶手段（RA
M）にストアする。また、続いてステップS₁₃で上記規定
回数nsを基準として計数される学習回数ｍをその都度加
算（ｍ＋１）した後に、ステップS₁にリターンする。な
お、上記ステップS₁₁でフィードバック補正値D_FBの演算
回数ｎが上記規定回数ns以上に達していない場合（NO）
には、記憶、積算共になされずそのままステップS₁にリ
ターンする。

次に、上記ECU9による学習補正制御動作について第４
図のフローチャートを参照して説明する。

先ずステップS₁で、上記の第２図で説明した各種の検
出データ、エアフロメータ（AFM）出力Ｑ、エンジン回
転数N_E、アイドル接点ON信号ID、エンジン冷却水温T_W、
電気負荷ON信号E_L、エアコンON信号A/C、ニュートラル
検出信号SFTN、クラッチ切断検出信号CL等をそれぞれ入
力する。

続いてステップS₂に進み、先ず上記エアフロメータ３
のフエイル状態を切断する。その結果、エアフロメータ
３がフエイル状態ではない正常時（NO）には、ステップ
S₃に進み、さらにアイドル接点ID・SWのON状態、換言す
ると現在の運転状態がアイドル領域であるか否かを判断
する。その結果、YESの場合（アイドル領域）には、さ
らにステップS₄に進んで、ニュートラル位置検出スイッ
チSFTN・SWがONであり、且つクラッチ切断検出スイッチ
CL・SWがONであることを判定する。

その結果、YESの場合には、さらにステップS₅に進
み、エンジン冷却水温T_Wが学習可能な暖機状態T_W1〜I_W2
（T_W1＝80℃、T_W2＝100℃）の間にあるか否か、を判定
する。その結果、YESの場合には、さらに次のステップS
₆に進み電気負荷検出スイッチEL・SWのON,OFF状態を判
定する。

その結果、NOの場合、すなわち電気負荷が投入されて
いない場合には、さらにパワーステスイッチPST・SWのO
N,OFF状態を判定する。その結果、NOの場合、すなわち
パワーステスイッチPST・SWのONでない場合には、さら
にエアコンスイッチA/C・SWのON,OFF状態を判定し、エ
アコンスイッチA/C・SWがOFFのNOの場合には、次のステ
ップS₉の学習回数の判断動作に進む。

ステップS₉では、上述したステップS₂〜S₈までの少な
く共エンジン回転数条件（第５図）のみを除く各学習実
行条件の判断結果が全て充足された運転状態において、
現在の学習回数ｍが０であるか否かを判断、つまり本来
エンジンの運転状態が学習実行可能な状態にありなが
ら、それにも拘わらず現在の学習回数が０であるか否
か、換言すると例えばバッテリ端子の取外し、または電
源供給ラインの断線等によって学習値記憶メモリのスト
アデータが消去された場合であるか否かを判定する。

そして、その結果、YESの場合（ｍ＝０）には、次の
ステップS₁₀のエンジン回転数N_Eを基準とした学習実行
条件の判断（N₁＜N_E＜N₂）をジャンプ（解除）してステ
ップS₁₁に進み、学習実行フラグＦをＦ＝ｍ＋１にセッ
トした上で上記ステップS₁にリターンし、その時のエン
ジン回転数N_Eが第５図に示す本来の学習実行条件領域
（N₁＜N_E＜N₂）にない場合であっても上記ステップS₂〜
S₈の条件の充足を前提として例えばその時の最大フィー
ドバック値D_FBの1/2の値を学習値として例外的に学習を
行ない（第６図ａ〜ｃ参照）、当該学習値（又はその時
のｎ回までのフィードバック補正値）でエンジンへの吸
入空気量の制御を行う。従って、仮に電源OFF等によっ
て本来の学習値がリセットされて適正な学習制御を行う
ことができないような場合であっても本来の学習条件の
緩和により新たな学習値（1/2D_FB）を読み込むことが可
能となり、該読み込み値に基いて上述の制御値Ｄを大き
くした適正な吸入空気量の補正が可能となる（第６図ｄ
参照）。そのため、上記のような状態において、エンジ
ン負荷が投入されたような場合にもそれに対応して速か
に略適正な吸入空気量の増量を行うことができるように
なり、少なく共従来のようなエンジンストールの発生は
防止し得るようになる。

他方、上記ステップS₉の判断でNOの場合には、本来の
適正な学習回数がある場合であるから、そのまま次のス
テップS₁₁に進んでエンジン回転数N_Eを基準とした本来
必要な学習実行条件（N₁＜N_E＜N₂:第５図参照）を判定
した上でステップS₁₂に進み学習実行フラグＦをＦ＝ｍ
＋１にセットした後、ステップS₁にリターンする。

なお、上記実施例においては、制御値としてアイドル
回転数の制御の場合を例にとって説明したが、該制御値
は空燃比A/Fそのものの場合であってもよく、該空燃比
の学習制御の場合に学習値記憶メモリが一旦電源OFFに
なった後に再びONになったような場合の目標空燃比への
収束不能によるエンジン出力低下時の同様なエンストを
も防止するようにすることができることは言うまでもな
い。

（発明の効果）本発明は、以上に説明したように、エンジン運転時の
エンジン制御値を検出するエンジン制御値検出手段と、
該エンジン制御値検出手段によって検出されたエンジン
制御値と予め設定された目標制御値との偏差に基いてフ
ィードバック補正値を算出するフィードバック補正手段
と、該フィードバック補正手段によって算出された上記
フィードバック補正値に基いて学習補正値を演算更新す
る学習補正手段と、少くとも上記学習補正値に基いてエ
ンジン運転時のエンジン制御値を補正するエンジン制御
値補正手段と、上記エンジンの運転状態が学習可能な所
定の運転条件下にあることを判定して上記学習補正手段
の字習動作を行わせる学習実行手段とを備えてなるエン
ジンにおいて、上記学習補正手段の学習頻度を判定する
学習頻度判定手段と、該学習頻度判定手段によって判定
された学習頻度が所定頻度以下の時には上記学習実行手
段の学習実行条件を緩和する学習実行条件緩和手段とを
設けたことを特徴とするものである。

すなわち、本発明によると、学習制御用のメモリ電源
が一旦OFFにされて再びON状態になったような学習頻度
の少ない時には、該状態であることを学習頻度判定手段
が判定し、学習実行条件緩和手段によって学習補正手段
の学習実行条件が緩和されるので学習実行の機会が増大
する。

従って、実質的に学習制御領域が拡大されることにな
り、より広いエンジン運転領域で実質上学習補正制御又
はフィードバック補正制御を行うことができるようにな
る。その結果、従来のようなスロットル弁のスティッ
ク、バイパスエア通路の詰まり等による吸入空気量の低
下の場合にもそれによるエンジン回転数の低下に対応し
て速かに吸入空気量を増量補正することができるように
なり、上記状態においてエンジン負荷が投入されたよう
な場合にもエンジンストールを生じさせなくて済むよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の
実施例に係るエンジンの電子制御装置のシステムブロッ
ク図、第３図は、上記実施例装置に於ける学習値演算動
作を示す基本制御ルーチンのフローチャート、第４図
は、同実施例装置における学習補正制御動作を示すフロ
ーチャート、第５図は、上記第４図の学習補正制御動作
における学習実行条件の一つとしてのエンジン回転領域
を示すグラフ、第６図は、上述の従来技術の動作の問題
点に対応させて本発明実施例の動作上の特徴を示したタ
イムチャートである。１……エンジン本体２……エアフロメータ３……スロットルチャンバ６……スロットル弁７……バイパスエア通路８……電磁制御弁９……エンジンコントロールユニット（ECU）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者兵頭和明広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭57−83645（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−101243（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−23557（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−176440（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−25949（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン運転時のエンジン制御値を検出す
るエンジン制御値検出手段と、該エンジン制御値検出手
段によって検出されたエンジン制御値と予め設定された
目標制御値との偏差に基いてフィードバック補正値を算
出するフィードバック補正手段と、該フィードバック補
正手段によって算出された上記フィードバック補正値に
基いて学習補正値を演算更新する学習補正手段と、少く
とも上記学習補正値に基いてエンジン運転時のエンジン
制御値を補正するエンジン制御値補正手段と、上記エン
ジンの運転状態を学習可能な所定の運転条件下にあるこ
とを判定して上記学習補正手段の学習動作を行わせる学
習実行手段とを備えてなるエンジンにおいて、上記学習
補正手段の学習頻度を判定する学習頻度判定手段と、該
学習頻度判定手段によって判定された学習頻度が所定頻
度以下の時には上記学習実行手段の学習実行条件を緩和
する学習実行条件緩和手段とを設けたことを特徴とする
エンジンの電子制御装置。