JP2631585B2 - 内燃機関の空燃比学習制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比学習制御装置

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JP2631585B2 JP20295691A JP20295691A JP2631585B2 JP 2631585 B2 JP2631585 B2 JP 2631585B2 JP 20295691 A JP20295691 A JP 20295691A JP 20295691 A JP20295691 A JP 20295691A JP 2631585 B2 JP2631585 B2 JP 2631585B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比を制
御する装置に関し、特に空燃比を検出値に基づいてフィ
ードバック制御すると共に、運転領域毎に空燃比学習を
行うものにおいて、学習時に生じる空燃比うにした空燃
比学習制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、空燃比フィードバック制御機能を
もつ電子制御燃料噴射装置を有する内燃機関において
は、特開昭60−90944号公報,特開昭61−19
0142号公報などに示されているような空燃比の学習
制御装置が採用されている。これは、機関に吸入される
空気量に関与する機関運転状態のパラメータ (例えば機
関吸入空気流量と機関回転数) から算出される基本燃料
噴射量を機関排気系に設けたO2 センサからの信号に基
づいて比例・積分制御等により設定される空燃比フィー
ドバック補正係数により補正して燃料噴射量を演算し、
空燃比を目標空燃比にフィードバック制御するものにお
いて、空燃比フィードバック制御中のフィードバック補
正係数の基準値からの偏差を機関運転状態によって区分
された運転領域毎に学習して学習補正係数を定め、燃料
噴射量の設定にあたって、基本燃料噴射量を学習補正係
数により補正して、空燃比フィードバック補正係数によ
る補正なしで演算される燃料噴射量により得られるベー
ス空燃比を目標空燃比に一致させるようにし、空燃比フ
ィードバック制御中はこれをさらにフィードバック補正
係数により補正して燃料噴射量を演算するものである。
【0003】これによれば、空燃比フィードバック制御
中は、過渡運転時におけるフィードバック制御の追従遅
れをなくすことができ、空燃比フィードバック制御停止
時においては所望の空燃比を正確に得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の空燃比学習制御装置においては、
次のような問題を生じていた。即ち、学習補正係数が更
新されて変化すると、図6に示すようにフィードバック
補正係数の平均値が新たな学習補正係数に対して収束す
るまでの間遅れを生じ、この間に空燃比のずれを生じて
しまう。図示の例では空燃比がリッチ方向にずれてしま
う。
【0005】本発明は、このような従来の空燃比学習制
御装置の問題点に鑑みなされたもので、空燃比の学習値
の更新時における空燃比のずれも無くせるようにした内
燃機関の空燃比学習制御装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、図1
に示すように、機関運転状態を検出する運転状態検出手
段と、機関に供給される混合気の空燃比を検出する空燃
比検出手段と、検出された機関運転状態に基づいて空燃
比の基本制御値を設定する空燃比基本制御値設定手段
と、検出された空燃比を目標値に近づけるように空燃比
の制御値を増減補正するための空燃比フィードバック補
正値を設定する空燃比フィードバック補正値設定手段
と、検出された機関運転状態に基づいて区分される運転
領域毎に前記空燃比の基本制御値を補正するための学習
値を記憶した空燃比学習値記憶手段と、前記運転領域毎
に空燃比フィードバック補正値の収束時の平均値を基準
値と比較し、該平均値と基準値との偏差を減少する方向
に前記空燃比学習値記憶手段に記憶された対応する運転
領域の学習値を修正して更新する空燃比学習値更新手段
と、設定された空燃比の基本制御値を対応する機関運転
領域の学習値で補正した値を前記空燃比フィードバック
補正値で補正して最終的な空燃比制御値を設定する空燃
比制御値設定手段と、を備えた内燃機関の空燃比学習制
御装置において、前記空燃比学習値更新手段による学習
値の更新時に空燃比フィードバック補正値を学習値の修
正分だけ該修正方向とは逆方向に修正する空燃比フィー
ドバック補正値修正手段を設けて構成した。
【0007】
【作用】運転状態検出手段によって検出される吸入空気
流量,機関回転数等に基づいて空燃比基本制御値設定手
段は、空燃比の基本制御値、具体的にはシリンダに吸入
される空気量に対応する基本燃料噴射量等を設定する。
一方、排気系に介装される酸素センサ等で代表される空
燃比検出手段により、混合気の空燃比が検出され、該検
出値に基づいて空燃比を目標値 (一般的には理論空燃
比)に近づけるように空燃比の制御値を増減補正するた
めの空燃比フィードバック補正値が空燃比フィードバッ
ク補正値設定手段により設定される。
【0008】空燃比学習値更新手段は、前記空燃比フィ
ードバック補正値の運転領域毎の収束された平均値を基
準値 (例えば前記ベース空燃比が理論空燃比であるとき
に得られる値として設定される) と比較し、空燃比学習
値記憶手段に記憶された同一領域の学習値を基準値との
偏差を減少する方向に修正して更新する。そして、最終
的に空燃比制御値設定手段により、前記基本制御値を学
習値で補正した値を、空燃比フィードバック補正値で増
減補正して空燃比の制御値を設定するのであるが、本発
明では、学習値を更新した時には、空燃比フィードバッ
ク補正値修正手段により、空燃比フィードバック補正値
が学習値を修正した分だけ該修正方向とは逆方向に補正
される。
【0009】これにより、学習値の変化による空燃比フ
ィードバック補正値の変化の遅れを可及的になくすこと
ができ、該学習値更新時における空燃比のずれを無くす
ことができる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例の構成を示す図2において、機関11の
吸気通路12には吸入空気流量Qを検出するエアフローメ
ータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Qを
制御する絞り弁14が設けられ、下流のマニホールド部分
には気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁
15が設けられる。
【0011】燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータを
内蔵したコントロールユニット16からの噴射パルス信号
によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送さ
れてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御され
た燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケット
内の冷却水温度Twを検出する水温センサ17が設けられ
る。一方、排気通路18にはマニホールド集合部に排気中
酸素濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比を
検出する空燃比検出手段としての空燃比センサ19が設け
られ、その下流側の排気管に排気中のCO,HCの酸化
とNOX の還元を行って浄化する排気浄化触媒としての
三元触媒20が設けられる。
【0012】また、図2で図示しないディストリビュー
タには、クランク角センサ22が内蔵されており、該クラ
ンク角センサ22から機関回転と同期して出力されるクラ
ンク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クラン
ク基準角信号の周期を計測して機関回転数Nを検出す
る。尚、前記エアフローメータ13,水温センサ17,クラ
ンク角センサ22等が運転状態検出手段に相当する。
【0013】次に、コントロールユニット16による空燃
比制御ルーチンを図3及び図4のフローチャートに従っ
て説明する。図3は燃料噴射量設定ルーチンを示し、こ
のルーチンは所定周期(例えば10ms)毎に行われる。ス
テップ(図ではSと記す)1では、エアフローメータ13
によって検出された吸入空気流量Qとクランク角センサ
22からの信号に基づいて算出した機関回転数Nとに基づ
き、単位回転当たりの吸入空気量に相当する基本燃料噴
射量TP を次式によって演算する。基本燃料噴射量TP
は、空燃比の基本制御値に対応するものであり、したが
って、このステップ1の機能が空燃比基本制御値設定手
段に相当する。
【0014】TP =K×Q/N (Kは定数) ステップ2では、水温センサ17によって検出された冷却
水温度Tw等に基づいて各種補正係数COEFを設定す
る。ステップ3では、後述するフィードバック補正係数
設定ルーチンにより設定されたフィードバック補正係数
α及び後述するRAMのマップに記憶された対応する運
転領域の学習値αL を読み込む。このRAMのマップが
空燃比学習値記憶手段に相当する。
【0015】ステップ4では、バッテリ電圧値に基づい
て電圧補正分TS を設定する。これは、バッテリ電圧変
動による燃料噴射弁15の噴射流量変化を補正するための
ものである。ステップ5では、最終的な燃料噴射量TI
を次式に従って演算する。最終的な燃料噴射量TI は最
終的な空燃比制御値に相当し、したがって、このステッ
プ5の機能が空燃比制御値設定手段に相当する。
【0016】TI =TP ×COEF×α×αL +TS ステップ6では、演算された燃料噴射弁TI を出力用レ
ジスタにセットする。これにより、予め定められた機関
回転同期の燃料噴射タイミングになると、演算した燃料
噴射量TI のパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴射
弁15に与えられて燃料噴射が行われる。
【0017】次に、空燃比フィードバック補正係数設定
ルーチンを図4のフローチャートに従って説明する。こ
のルーチンは機関回転に同期して実行される。この空燃
比フィードバック補正係数設定ルーチンが空燃比フィー
ドバック補正値設定手段に相当する。ステップ11では、
空燃比のフィードバック制御を行う運転条件であるか否
かを判定する。運転条件を満たしていないときには、こ
のルーチンを終了する。この場合、フィードバック補正
係数αは前回のフィードバック制御終了時の値若しくは
一定の基準値にクランプされ、フィードバック制御は停
止される。
【0018】ステップ12では、空燃比センサ19からの信
号電圧VO2を入力する。ステップ13では、ステップ12で
入力した信号電圧VO2と目標空燃比(理論空燃比)相当
の基準値SLとを比較し、空燃比がリッチかリーンかを
判別する。判定する。空燃比がリーン (VO2<SL) の
ときはステップ14へ進み、リッチ→リーンの反転時 (反
転直後) であるか否かを判定し、反転時にはステップ15
へ進み、空燃比フィードバック補正係数αを現在値に所
定の比例分PL を加算した値で更新し、反転時以外はス
テップ16へ進んで空燃比フィードバック補正係数αを現
在値に所定の積分分IL を加算した値で更新する。
【0019】一方、ステップ13の判定で、空燃比がリッ
チ (VO2>SL) のときはステップ17へ進み、リーン→
リッチの反転時 (反転直後) であるか否かを判定し、反
転時にはステップ18へ進み、空燃比フィードバック補正
係数αを現在値から所定の比例分PR を減算した値で更
新し、反転時以外はステップ19へ進んで空燃比フィード
バック補正係数αを現在値から所定の積分分IL を減算
した値で更新する。
【0020】次に、空燃比の学習値を更新するルーチン
を図5のフローチャートに従って説明する。この学習値
更新ルーチンが、空燃比学習値更新手段に相当する。ス
テップ21では、空燃比の学習値αL を記憶する運転領域
が前回の領域から変化したか否かを判定し、同一領域で
ないと判定された場合は、ステップ22へ進んで後述する
カウント値CMAP を0リセットした後、このルーチンを
終了する。また、ステップ21の判定で同一の運転領域で
あると判定された場合は、ステップ23へ進んで空燃比の
リッチ, リーンが反転したか否かを判定し、このサブル
ーチンを繰り返して反転する毎に、ステップ24で反転回
数を表すカウント値CMAP を1アップし、例えばCMAP
=3となった段階でステップ25からステップ26へ進んで
現在の空燃比フィードバック補正係数αと基準値1との
偏差 (α−1) を求めて、Δα1 として一時記憶する。
ステップ23で非反転と判定された時はこのルーチンを終
了する。
【0021】そして、CMAP ≧4となると、ステップ25
からステップ27へ進んで、そのときの空燃比フィードバ
ック補正係数αの基準値1からの偏差 (α−1) をΔα
2 として一時記憶する。ステップ28では、前回求められ
た空燃比フィードバック補正係数αと基準値1との偏差
Δα1 と、前記ステップ27で求めた偏差Δα2 との平均
値ΔαM を求める。
【0022】次に、ステップ29へ進んで現在の運転領域
に対応して記憶してある学習値αL を読み込む。ステッ
プ30に進んで、次式に従って現在の学習値αL に前記空
燃比フィードバック補正係数αと基準値1との偏差の平
均値ΔαM を所定割合Ka 加算することによって新たな
学習値αL を演算し、RAM上の同一領域の学習値αL
のデータを修正して書き換える。
【0023】この後は、ステップ31で次の学習のため、
Δα2 をΔα1 に代入する。次に、ステップ32へ進み、
前記現在の学習値αL と前回の学習値αLOとの偏差Δα
L を演算する。ステップ33では、空燃比フィードバック
補正係数αを前記学習値の変化分つまり偏差ΔαL 分だ
け逆方向に修正する。具体的には、α−ΔαL を修正値
とするか、或いは、より厳密にはα×αL / (αL −Δ
αL ) を修正値とする。
【0024】かかる構成とすれば、従来同様の学習制御
により、運転領域毎のベース空燃比のずれを無くして領
域間での空燃比の段差を無くせるため、過渡運転時の空
燃比のずれを無くせるという機能, 効果が満たされる一
方、学習更新時には空燃比フィードバック補正係数αを
学習値の修正分だけ、逆方向に修正することにより空燃
比フィードバック補正係数αの追いかけによる空燃比の
ずれを可及的に小さくすることができ、排気特性の悪化
を防止できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、空燃比の学習値の更新時における空燃比フィードバ
ック補正値の追いかけによる空燃比のずれを可及的に小
さくすることができ、以て、排気特性の悪化を可及的に
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図
【図2】本発明の一実施例の構成を示す図
【図3】同上実施例の燃料噴射量設定ルーチンを示すフ
ローチャート
【図4】同上実施例の空燃比フィードバック補正係数設
定ルーチンを示すフローチャート
【図5】同上実施例の空燃比学習値設定ルーチンを示す
フローチャート
【図6】従来の空燃比学習値更新時における各種状態量
を示す線図
【符号の説明】
11 機関 13 エアフローメータ 15 燃料噴射弁 16 マイクロコンピュータ 19 空燃比センサ 22 クランク角センサ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−90944(JP,A) 特開 昭61−190142(JP,A) 特開 平4−43837(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関運転状態を検出する運転状態検出手段
    と、機関に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比
    検出手段と、検出された機関運転状態に基づいて空燃比
    の基本制御値を設定する空燃比基本制御値設定手段と、
    検出された空燃比を目標値に近づけるように空燃比の制
    御値を増減補正するための空燃比フィードバック補正値
    を設定する空燃比フィードバック補正値設定手段と、検
    出される機関運転状態に基づいて区分される運転領域毎
    に前記空燃比の基本制御値を補正するための学習値を記
    憶した空燃比学習値記憶手段と、前記運転領域毎に空燃
    比フィードバック補正値の収束時の平均値を基準値と比
    較し、該平均値と基準値との偏差を減少する方向に前記
    空燃比学習値記憶手段に記憶された対応する運転領域の
    学習値を修正して更新する空燃比学習値更新手段と、設
    定された空燃比の基本制御値を対応する機関運転領域の
    学習値で補正した値を前記空燃比フィードバック補正値
    で補正して最終的な空燃比制御値を設定する空燃比制御
    値設定手段と、を備えた内燃機関の空燃比学習制御装置
    において、前記空燃比学習値更新手段による学習値の更
    新時に空燃比フィードバック補正値を学習値の修正分だ
    け該修正方向とは逆方向に修正する空燃比フィードバッ
    ク補正値修正手段を設けて構成したことを特徴とする内
    燃機関の空燃比学習制御装置。
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