JP2689779B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射量制御装置

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JP2689779B2 JP3199521A JP19952191A JP2689779B2 JP 2689779 B2 JP2689779 B2 JP 2689779B2 JP 3199521 A JP3199521 A JP 3199521A JP 19952191 A JP19952191 A JP 19952191A JP 2689779 B2 JP2689779 B2 JP 2689779B2
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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燃料噴射量制
御装置に係り、特に内燃機関の運転状態に応じて、空燃
比を理論空燃比とする燃料噴射量のフィードバック制御
と、内燃機関のトルク変動量が目標トルク変動量となる
よう空燃比をリーンに制御するフィードバック制御とを
選択的に行なう燃料噴射量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電子制御式燃料噴射装置を備
えた内燃機関において、排気ガス中の未燃ガス成分が十
分低下しない運転領域においては、排気通路に設けられ
た酸素濃度検出センサの出力信号に基づいて、機関シリ
ンダ内に供給される混合気が理論空燃比(ストイキ)と
なるよう燃料噴射量をフィードバック制御(以下、これ
を「ストイキフィードバック制御」というものとする)
し、三元触媒により排気ガスの浄化を図る燃料噴射量制
御と、排気ガス中の未燃ガス成分が十分低い運転領域に
おいては、燃焼圧センサの出力信号によりトルク変動量
を演算し、その値が所定の目標トルク変動量となるよう
に、機関の空燃比を極力リーン側にフィードバック制御
(以下、これを「リーンリミット制御」というものとす
る)し、燃費の向上や窒素酸化物(NOx)の低減を図
る燃料噴射量制御とを選択的に行なう燃料噴射量制御装
置が知られている(特開昭58−222940号公
報)。
【0003】かかる従来の燃料噴射量制御装置では、燃
料噴射時間TAUが次式に基づいて算出する。
【0004】 TAU=TP×FAF×KG×FLEAN×FCPS×α (1) ただし、上式中、TPは基本燃料噴射時間、FAFは空
燃比フィードバック補正係数、KGは空燃比学習係数、
FLEANはリーン補正係数、FCPSはリーンリミッ
ト学習係数、αはその他の補正係数(例えば暖機増量補
正、吸気温補正、過渡時補正、電源電圧補正等を行なう
係数) である。
【0005】そして、前記したストイキフィードバック
制御時にはリーンリミット制御時に用いる各係数FLE
AN及びFCPSを夫々1.0とし、またFAFの中心
値が1.0となるように、空燃比学習係数KGを学習す
るため、燃料噴射時間TAUは(1) 式より次式で表わさ
れる。
【0006】 TAU=TP×FAF×KG×1.0×1.0×α (2) 一方、リーンリミット制御時には、ストイキフィードバ
ック制御時で用いられる空燃比フィードバック補正係数
FAFを1.0とし、またFLEANは基本目標空燃比
で決まる値とし、別途算出するトルク変動値が目標値と
一致するように、リーンリミット学習係数FCPSを学
習するため、燃料噴射時間TAUは(1)式より次式で表
わされる。
【0007】 TAU=TP×1.0×KG×FLEAN×FCPS×α (3) ここで、空燃比学習係数KGは、燃料噴射量に関連する
要因のバラツキや経時変化を吸収するためのものである
から、従来装置では(3) 式に示すようにリーンリミット
制御時も(2) 式のストイキフィードバック制御時と同様
に燃料噴射時間TAUに反映させている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
装置では、ストイキフィードバック(F/B)制御期間
が短く、空燃比学習係数KGの学習が充分でないままリ
ーンリミット制御に移行した場合は、KGの未学習分の
ズレ量を含めてリーンリミット学習係数FCPSの学習
が行なわれてしまう。そのため、その後のストイキF/
B制御時を経て再びリーンリミット制御に移行した際
に、(3)式中のKG×FCPSの総補正量が本来の要求
値に対してずれてしまい、過渡時にドライバビリティの
悪化やエミッションが悪化する可能性がある。
【0009】例えば、図10に示す時刻t1 で空燃比
(A/F)のオープンループ制御からストイキF/B制
御に移行し、それに伴い空燃比フィードバック補正係数
FAFが図10(A)に示す如く算出され、また空燃比
学習係数KGも同図(B)に実線で示す如く学習され
る。この時刻t1 からのストイキF/B制御時は、リー
ンリミット制御は過去に行われておらず、リーンリミッ
ト学習係数FCPSは図10(D)に示すように初期値
の“1.0”であり、またトルク変動は同図(D)に示
す如く小であり、かつ、空燃比(A/F)は同図(E)
に示す如くストイキに制御される。
【0010】しかし、空燃比学習係数KGが図10
(B)に示す如く、要求値(例えば“0.90”)にま
で学習される以前の時刻t2 でリーンリミット制御に移
行すると、このリーンリミット制御時にKGの未学習分
のズレ量を含めてリーンリミット学習係数FCPSの学
習が行なわれるために、FCPSは図10(D)に示す
如く、時刻t2 以降の学習により要求値(例えば“0.
95”)以下の値(ここでは“0.90”)にまで学習
されてしまう。
【0011】このリーンリミット制御ではFCPSは学
習が充分行なわれて、上記の如く“0.90”の値とな
り、一方、空燃比学習係数KGは学習されないから図1
0(B)に示す如く直前のストイキF/B制御時の学習
値“0.95”に保持されている。
【0012】続いて、時刻t3 で上記のリーンリミット
制御からストイキF/B制御に移行したものとすると、
空燃比フィードバック補正係数FAFに基づいて空燃比
学習係数KGの学習が再開される一方、リーンリミット
学習係数FCPSの学習は停止され、前回の値に保持さ
れる。
【0013】時刻t3 からt4 までのストイキF/B制
御により、KGの学習が充分行なわれて、図10(B)
に示す如く要求値“0.90”に達したものとすると、
次に時刻t4 でリーンリミット制御に移行した際の燃料
噴射時間TAUは、(3) 式にKG=0.90、FCPS
=0.90を代入した次式で表わされる。
【0014】 TAU=TP×1.0×0.90×FLEAN×0.90×α (4) すなわち、(4) 式からわかるように、KG×FCPSの
総補正量が「0.90×0.90」となり、本来の要求
値「0.90×0.95」よりも小なる値にズレてしま
う。
【0015】このため、時刻t4 以降のリーンリミット
制御の初期においては、図10(D)に示すリーンリミ
ット学習係数FCPSが要求値“0.95”付近にまで
学習されていないため、燃料噴射時間TAUが要求値よ
り短くなってしまうために同図(C)にIで示す如くト
ルク変動量が許容限界を越えて失火によるドライバビリ
ティ不良が生じると共に、同図(E)にIIで示す如く空
燃比(A/F)がオーバーリーンとなり、排気ガス中の
炭化水素(HC)の排気量が増加してしまう。なお、ス
トイキF/B制御時の空燃比学習係数KGの学習値が要
求値よりも小なる値にずれてリーンリミット制御に移行
した場合は、上記とは逆にその後のリーンリミット制御
でA/Fがリッチ側にずれ、ノッキングの発生や排気ガ
ス中の窒素酸化物NOxの排気量の増加が生ずる。
【0016】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
リーンリミット制御時には空燃比学習係数KGを反映し
ないようにすることにより、上記の課題を解決した内燃
機関の燃料噴射量制御装置を提供することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項1
に記載する如く、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素
濃度センサの出力に基づいて空燃比が理論空燃比になる
ように燃料噴射量を制御するストイキフィードバック制
御と、空燃比を理論空燃比より希薄な空燃比に制御する
と共に内燃機関のトルク変動量が目標トルク変動量と一
致するように燃料噴射量を制御するリーンリミットフィ
ードバック制御とを、内燃機関の運転状態に応じて選択
的に実行する内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記ストイキフィードバック制御の実行中に、酸素濃度
センサの出力基づいて算出される空燃比フィードバック
補正係数の平均値が理論空燃比に対応する値となるよう
に空燃比学習係数を更新する空燃比学習係数更新手段
と、 前記リーンリミットフィードバック制御の実行中
に、内燃機関のトルク変動量が目標トルク変動量と一致
するようにリーンリミット学習係数を更新するリーンリ
ミット学習係数更新手段と、 内燃機関の運転状態に基づ
いて算出される基準燃料噴射量を、前記空燃比フィード
バック補正係数、前記空燃比学習係数、および、前記リ
ーンリミット学習係数を用いて補正することにより燃料
噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、を備えると共
に、 前記リーンリミットフィードバック制御の実行中
は、前記空燃比学習係数が前記燃料噴射量に反映される
のを禁止する内燃機関の燃料噴射量制御装置により達成
される。
【0018】
【作用】本発明において、燃料噴射量は、基準燃料噴射
量が空燃比フィードバック補正係数、空燃比学習係数、
および、リーンリミット学習係数を用いて補正されるこ
とにより演算される。ストイキフィードバック制御の実
行中は、排気ガス中の酸素濃度に基づいてフィードバッ
ク補正係数が更新されることにより、混合気の空燃比が
精度良く理論空燃比の近傍に維持される。 内燃機関に経
時変化等が生ずると、基準燃料噴射量と、理論空燃比を
実現するために必要な燃料噴射量との間に、恒常的に偏
差が生ずることがある。このような偏差をフィードバッ
ク補正係数だけで吸収しようとすると、フィードバック
補正係数が基準の値(例えば、フィードバック補正係数
が基準燃料噴射量に乗算される場合は1.0)に比して
大きい側または小さい側に偏る。 本発明において、この
ような現象が生ずると、フィードバック補正係数の平均
値が基準の値となるように空燃比学習係数が更新され
る。このため、内燃機関に経時変化が生じても、ストイ
キフィードバック制御の実行中に、フィードバック補正
係数が基準値から大きな外れた値に更新されることがな
い。 内燃機関において、リーンリミットフィードバック
制御が実行されている間は、内燃機関のトルク変動量が
目標トルク変動量と一致するようにリーンリミット補正
係数が更新される。リーンリミットフィードバック制御
の実行中に、燃料噴射量に空燃比学習係数が反映される
とすれば、空燃比学習係数の誤差分を吸収すべくリーン
リミット補正係数が不適正な値に更新される。本発明に
おいては、リーンリミットフィードバック制御の実行中
は、燃料噴射量に空燃比学習係数の値が反映されない。
このため、リーンリミットフィードバック制御が開始さ
れる時点で空燃比学習係数が充分に更新されていない場
合であっても、リーンリミット補正係数が不適正な値に
更新されることがない。
【0019】
【0020】
【実施例】図1は本発明になる内燃機関の燃料噴射量制
御装置が適用される多気筒内燃機関の要部の構成図を示
す。図1は4気筒火花点火式内燃機関を示し、機関本体
11には4つの点火プラグ121 ,122 ,123 及び
124 が取り付けられ、また各気筒の燃焼室が4分岐さ
れたインテークマニホルド13とエキゾーストマニホル
ド14に夫々連通されている。
【0021】インテークマニホルド13の下流側の各枝
管には別々に燃料噴射弁151 ,152 ,153 及び1
4 が取り付けられている。また、インテークマニホル
ド13の上流側は吸気通路16に連通されている。1番
気筒には燃焼圧センサ17が設けられている。この燃焼
圧センサ17は1番気筒内の筒内圧力を直接計測する耐
熱性の圧電式センサであって、筒内圧力に応じた電気信
号を発生する。
【0022】ディストリビュータ18は点火プラグ12
1 〜124 に夫々高電圧を分配供給する。このディスト
リビュータ18にはクランク角720°毎に基準位置検
出用パルス信号を発生する基準位置センサ19と、クラ
ンク角30°毎にクランク角度検出信号を発生するクラ
ンク角センサ20とが取り付けられている。
【0023】マイクロコンピュータ21は中央処理装置
(CPU)22,メモリ23,入力インターフェイス回
路24及び出力インターフェイス回路25を有し、これ
らを双方向のバス26で接続された構成とされている。
このマイクロコンピュータ21により前記した空燃比学
習係数更新手段、リーンリミット学習係数更新手段、空
燃比学習係数の燃料噴射時間の反映を禁止する手段が実
現される。
【0024】図2は図1の内燃機関の1番気筒及びその
付近の構造を示す。同図中、図1と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図2において、エ
アクリーナ30でろ過された空気はその吸入空気量がエ
アフローメータ31によって計測され、吸気通路16内
に設けられたスロットルバルブ32を通り、更にサージ
タンク33で各気筒のインテークマニホルド13に分配
され、1番気筒の場合はここで燃料噴射弁151 から噴
射される燃料と混合されてから吸気弁34の開弁時、燃
焼室35に吸入される。
【0025】燃焼室35は内部にピストン36を有し、
また排気弁37を介してエキゾーストマニホルド14に
連通されている。前記した燃焼圧センサ17はその先端
が燃焼室35内に貫通突出するように構成されている。
【0026】また、スロットルバルブ32はアクセルペ
ダル(図示せず)に連動して開度が調整される構成とさ
れている。スロットルバルブ32の開度は、スロットル
ポジションセンサ38により検出される。水温センサ3
9はエンジンブロックを貫通して一部がウォータージャ
ケット内に突出され、機関冷却水の水温を検出する。ま
た、エキゾーストマニホルド14の途中に、酸素濃度検
出センサ(O2 センサ)40とリーンセンサ41とが夫
々一部がエキゾーストマニホルド14内に突出するよう
に並設され、三元触媒装置42に入る前の排気ガス中の
酸素濃度を検出する。ただし、リーンセンサ41は空燃
比のリーンの度合いを検出するための構成とされてい
る。これらの各センサ31,38,39,40及び41
の各検出信号は前記したマイクロコンピュータ21に入
力されメモリ23に格納される。次にマイクロコンピュ
ータ21による本発明の一実施例の燃料噴射量制御動作
について説明する。図3は本発明の一実施例の燃料噴射
時間計算ルーチンのフローチャートを示す。マイクロコ
ンピュータ21は、まずステップ101おいてメモリ2
3より機関回転数NE、機関冷却水温、O2 センサ40
とリーンセンサ41の各出力、エアーフローメータ31
により検出された吸入空気量などの各データを読み出
し、前記したストイキF/B制御条件とリーンリミット
制御条件のいずれを満たしているか判定する。
【0027】ストイキF/B制御条件としては、例えば
機関冷却水温が40℃以上、O 2 センサ40が活性
状態、始動状態でない、などがあり、これらを同時に
満足するときはストイキF/B制御を行なうべくステッ
プ102へ進んで、ストイキF/B制御時の燃料噴射時
間TAUを算出する。
【0028】一方、リーンリミット制御条件としては、
例えば機関冷却水温が70℃以上、 リーンセンサ4
1が活性状態である、などがあり、これらの条件を同時
に満足するときはリーンリミット制御を行なうべくステ
ップ103へ進んで、リーンリミット制御時の燃料噴射
時間TAUを算出する。
【0029】上記の燃料噴射時間TAUは基本的には前
記(1) 式に基づいて算出され、ステップ102のストイ
キF/B制御時のTAUは前記(2)式に示した従来のス
トイキF/B制御時と同一式で算出される。これに対し
て、ステップ103のリーンリミット制御時のTAU
は、前記(3) 式に示した従来のリーンリミット制御時の
TAU算出式とは異なり、次式 TAU=TP×1.0×1.0×FLEAN×FCPS×α (5) により算出される。すなわち、本実施例ではリーンリミ
ット制御時の燃料噴射時間TAUは(5) 式からわかるよ
うに、(3) 式中のKGを1.0とし、空燃比学習係数K
GをTAUに反映することを禁止した点に特徴がある。
【0030】(2) 式及び(5) 式中の基本燃料噴射時間T
Pは、機関回転数NE及び吸入空気量Qに基づいて関数
テーブルを参照して算出する。また、空燃比フィードバ
ック補正係数FAFは後述の図4の処理ルーチンで算出
され、空燃比学習係数KGは後述の図6の処理ルーチン
で算出され、リーンリミット学習係数FCPSは後述の
図7のルーチンで算出される。
【0031】ステップ102又は103により燃料噴射
時間TAUの算出が終了すると、燃料噴射タイミングが
きたかどうかチェックし(ステップ104)、燃料噴射
タイミングであればステップ105で燃料噴射時間TA
Uの持続時間を有する駆動信号が出力インターフェイス
回路25を介して燃料噴射弁151 〜154 のいずれか
に送出され、燃料噴射をその接続時間実行させる。
【0032】次にストイキF/B制御時における空燃比
フィードバック補正係数FAFの算出方法について、図
4のルーチンと共に説明する。例えば10msec毎に
このルーチンが起動されると、まず、ステップ201で
空燃比の閉ループ条件、すなわち、前記したストイキF
/B条件が成立しているか否かを判別する。閉ループ条
件が成立していないときは、ステップ202へ進んで空
燃比フィードバック補正係数FAFの値を“1.0”と
してこのルーチンを終了する。
【0033】閉ループ条件成立の場合は、ステップ20
3へ進み、O2 センサ40の出力信号に対応した図5
(A)に示す如き空燃比信号をメモリ23から読み出
す。続いて、ステップ204においてこの空燃比信号を
図5(A)にREFで示した基準値と比較し、現在の空
燃比がリッチであるかリーンであるかを判別する。空燃
比信号の方が基準値REFより大きいとき、すなわちリ
ッチの場合、プログラムはステップ205側へ進み、ス
テップ205〜209の処理が行われる。まず、ステッ
プ205では、ステップ210〜214側で用いるスキ
ップ用フラグCAFLをCAFL=0にリセットする。
ステップ206ではスキップ用フラグCAFRが“0”
であるか否かを判別する。
【0034】リーン側から初めてリッチ側に移行した場
合はCAFR=0であるのでステップ207へ進んで補
正係数FAFをSKP1 だけ減少させる。次いでステッ
プ208において、フラグCAFRを“1”にセットす
る。従って次にステップ206へきた時は、ステップ2
09に進み、FAFがK1だけ減じられる。
【0035】図5(B)に示すように、SKP1 はK1
よりかなり大きな値であり、空燃比がリーンからリッチ
に移行したと判断した際にFAFを大きく減少させるい
わゆるスキップ処理を行わせるためのものである。
【0036】空燃比信号が基準値REF以下の場合、即
ちリーンの場合、ステップ210〜214の処理が行わ
れる。まずステップ210でフラグCAFRを“0”に
リセットし、次のステップ211でスキップ用フラグC
AFLが“0”であるか否かを判別する。リッチ側から
初めてリーン側に移行した場合は、CAFL=0である
からステップ212へ進んでFAFをSKP2 だけ増大
させるスキップ処理が行われ、次いでステップ213に
おいてCAFLが“1”にセットされる。以後は、ステ
ップ211よりステップ214へ進み、FAFはK2
け増大せしめられる。なお、上述のK1 及びK2 は図5
(B)に示すようにFAFを徐々に減少、増大させるた
めの積分処理用定数である。
【0037】図6は空燃比学習係数KGを求めるための
学習ルーチンで、例えば160msec毎に起動され
る。ステップ301,302は学習を行う条件が成立し
たか否かを判別するものであり、ステップ301ではス
トイキF/B条件成立か否かを判別し、ステップ302
では、冷却水温、吸気温度等からストイキF/B制御の
実行よりもさらに限定された運転状態であるか否かを判
別している。ストイキF/B制御中であり、ストイキF
/B運転状態よりもさらに限定された運転状態である場
合にはKGの学習条件が成立したとしてステップ303
へ進む。KGの学習条件が成立しない場合は、KGの学
習は行なわず、このルーチンを終了する。
【0038】ステップ303においては、空燃比フィー
ドバック補正係数FAFの平均値FAFAVが“1.
0”より大であるか否か判定する。平均値FAFAVは
例えば図4に示したルーチンが4回起動されて得られる
スキップ直前の4つのFAFの平均値であり、“1.
0”より大のときは、前回の空燃比学習係数KGOに
“0.01”を加算して新たな空燃比学習係数KGNと
する(ステップ304)。
【0039】一方、ステップ303でFAFAV≦1.
0と判定されたときはステップ304でFAFAVが
“1.0”より小か否か判定される。FAFAV<1.
0のときはステップ306へ進んで前回の空燃比学習係
数KGOから“0.01”を減算して新たな空燃比学習
係数KGNとする。ステップ305でFAFAVが
“1.0”と判定されたときは、空燃比学習係数KGを
更新することなく、前回の値のままとする。以上の図6
のルーチンが前記した空燃比学習係数更新手段を構成す
る。また、上記のKGNが前記(2) 式のKGに相当す
る。
【0040】次にリーンリミット制御時のリーンリミッ
ト学習係数FCPSの更新動作について図7乃至図9と
共に説明する。図7(A)はリーンリミット学習係数F
CPSの演算ルーチンで、例えば720℃A(クランク
角)毎に起動される。また、図7(B)は筒内圧力取り
込みルーチンで、所定クランク角(例えば30℃A)を
周期とするクランク角度割り込み信号によって起動さ
れ、燃焼圧センサ17から入力インターフェイス回路2
4に入力される電気信号(燃焼圧信号)をアナログ・デ
ィジタル変換(A/D変換)し(ステップ501)、得
られたディジタルデータをメモリ23に格納する。
【0041】すなわち、クランク角度検出信号に基づ
き、クランク角度がBTDC155°CA(上死点前1
55°),ATDC5°CA(上死点後5°),ATD
C20°CA,ATDC35°CA及びATDC50°
CAの夫々のタイミングのときに、その時の燃焼圧信号
のディジタルデータをメモリ23に夫々取り込む。
【0042】図8はこのときの燃焼圧信号の変化とクラ
ンク角度検出信号などとの関係を示す。クランク角度が
BTDC155°CAのときの燃焼圧信号VCP0 は、
燃焼圧センサ17の温度等による出力ドリフト、オフセ
ット電圧のばらつき等を吸収するために、他のクランク
位置での燃焼圧の基準値とするものである。
【0043】クランク角度がATDC5°CA,ATD
C20°CA,ATDC35°CA及びATDC50°
CAの夫々の時の燃焼圧信号は図8にVCP1 ,VCP
2 ,VCP3 及びVCP4 で示される。なお、図8中、
NAは30°CA割り込み毎にカウントアップし、36
0°CA毎にクリアされるアングルカウンタNAの値で
ある。ATDC5°CA,ATDC35°CAの位置は
30°CA割り込み時点と一致しないので、ATDC5
°CA,ATDC35°CAでのA/D変換はその直前
の30°CA割り込み時点(NA=“0”,“1”)で
15°CA時間をタイマに設定し、タイマでCPU22
に割り込ませる。
【0044】一方、図7(A)のルーチンが720°C
A毎に起動されると、まず上記ステップ501で取り込
んだ5つの燃焼圧データをもとに軸トルクを次の方法で
計算する(ステップ401)。
【0045】まず、VCP0 を基準とした燃焼圧力CP
n を次式により算出する(ただし、n=1〜4)。
【0046】 CPn =K1 ×(VCPn −VCP0 ) (6) 上式中、K1 は燃焼圧信号−燃焼圧換算係数である。次
に次式により軸トルクPTRQを算出する。
【0047】 PTRQ=K2 ×(0.5 CP1 +2CP2 +3CP3 +4CP4 ) (7) ただし、上式中、K2 は燃焼圧−トルク換算係数であ
る。
【0048】次に図7(A)のステップ402に進み、
次式に基づいてサイクル間のトルク変動量DTRQを算
出する。
【0049】 DTRQ=PTRQi-1 −PTRQi (DTRQ≧0) (8) すなわち、前回の軸トルクPTRQi-1 から今回の軸ト
ルクPTRQi を差し引いた値DTRQのうち正の場合
のみ、換言するとトルクが減少するときのみ、トルク変
動が生じたものとみなす。これは、DTRQが負のとき
はトルクが理想トルクに沿って変化しているものとみな
すことができるからである。
【0050】これにより、前記した軸トルクPTRQが
図9(A)に示した如く変化したものとすると、上記の
トルク変動量DTRQは同図(B)に示す如く変化す
る。
【0051】次にステップ403へ進み、今回の運転領
域NOAREAi が前回の運転領域NOAREAi-1
変化したか否か判定し、変化していない場合は次のステ
ップ404へ進んで変動判定条件か否かの判定が行なわ
れる。なお、後述のトルク変動判定値(目標トルク変動
量)KTHは、運転領域毎に設けられている。また、ト
ルク変動判定を行なわない条件としては、減速時、アイ
ドル運転時、始動中、暖機中、EGRオン時、フューエ
ルカット時、後述のトルク変動量のなまし値TH算出
前、非学習領域での運転時などがある。従って、これら
の条件のいずれでもないときに、トルク変動判定条件と
みなして次のステップ405へ進む。
【0052】なお、上記の減速の判定は、前記サイクル
間トルク変動量DTRQが例えば5回以上連続して正の
ときは減速と判定する。減速時には、吸入空気量の減少
に伴うトルク低下と燃焼悪化に伴うトルク低下とが区別
できないため、トルク変動量による機関の制御を停止す
る。ステップ405ではサイクル間トルク変動量(トル
ク低下量)の積算値DTRQ10i を次式に基づいて算
出する。
【0053】 DTRQ10i =DTRQ10i-1 +DTRQ (9) すなわち、前回までのトルク変動量積算値DTRQ10
i-1 に今回算出したトルク変動量DTRQを加算する。
【0054】次にサイクル数CYCLE10が所定値
(例えば10)以上か否か判定し(ステップ406)、
所定値未満のときはサイクル数CYCLE10を“1”
インクリメントした後(ステップ407)、このルーチ
ンを終了し、再び上記の処理を開始する。
【0055】こうして図7(A)のメインルーチンが所
定回数繰り返されることにより、トルク変動量積算値が
略正確なトルク変動量に対応しているものとみなされる
ようになってから、ステップ406から次のステップ4
08へ進み、トルク変動値THを例えば次式に基づいて
算出する。 TH={(1/16)×(DTRQ10i −THi-1 )}+THi-1 (10) (10)式からわかるように、トルク変動値THは前回のト
ルク変動値THi-1 に、今回のトルク変動量積算値DT
RQ10i から前回のトルク変動値THi-1 を差し引い
た値の1/16倍の値を反映させたなまし値である。
【0056】トルク変動値THの算出が終ると、目標ト
ルク変動量KTHがメモリ23内に格納されている機関
回転数と吸入空気量との2次元マップから算出される
(ステップ409)。続いて、前記トルク変動値THが
(i) KTH−β<TH<KTH,(ii)TH≧KTH,(i
ii) TH≦KTH−β,のいずれであるかのトルク変動
判定が行なわれる(ステップ410)。ここで、βは不
感帯の幅を示す。
【0057】(i) の場合はトルク変動値THが不感帯内
に入っている場合であり、この場合は補正値をそのまま
の値としてサイクル数リセット後図7(A)のルーチン
を終了する(ステップ412,414)。一方、上記の
(ii)及び(iii) の場合はステップ411へ進んでリーン
リミット学習係数FCPSの更新を行なう。
【0058】このFCPSはトルク変動量の学習係数に
該当し、全気筒同じ値の係数である。ステップ411に
おいて、(ii)の場合にはトルク変動値THが目標トルク
変動量KTHよりもトルク変動量が大なる側にずれてい
るときであり、この場合には空燃比が過渡にリーン側に
ずれているためトルク変動量補正係数であるリーンリミ
ット学習係数FCPSを次式で示す如く大なる値に更新
してリッチ補正を行なう。
【0059】 FCPSi =FCPSi-1 +0.01 (11) また、ステップ411において、(iii) の場合にはトル
ク変動値THが不感帯よりもトルク変動量が小なる側に
ずれているときであり、この場合には空燃比がリッチ側
に制御されているので、リーンリミット学習係数FCP
Sを次式で示す如く小なる値に更新してリーン補正す
る。
【0060】 FCPSi =FCPSi-1 −0.01 (12) なお、(11)及び(12)式中FCPSi-1 は前回の補正値、
FCPSi は今回の値を示す。
【0061】このステップ411で更新されたリーンリ
ミット学習係数FCPSは、機関回転数NEと吸入空気
量のなまし値QNSMからなるメモリ23内の2次元マ
ップを規則的に区切った学習領域のうち、対応する学習
領域に更新格納される。
【0062】ステップ411の処理が終った場合にはサ
イクル数CYCLE10の値をゼロにリセットした後
(ステップ412)、このルーチンを終了する(ステッ
プ414)。なお、ステップ403で運転領域が変化し
たと判定されたとき、又はステップ404でトルク変動
判定条件を満たしていないと判定されたときには、ステ
ップ413へ進みトルク低下量、すなわち前記したステ
ップ405で算出された前回のサイクル間トルク変動量
の積算値DTRQ10をリセットした後、ステップ41
2へ進んでサイクル数CYCLE10をリセットし、ル
ーチンを終了する(ステップ414)。
【0063】この図7(A)に示すルーチンにより、サ
イクル数CYCLE10は図9(C)に示す如く変化
し、ステップ406で比較される所定値(同図(C)に
III で示す値で例えば「10」)に達すると、前記ステ
ップ412でリセットされる。また、図9(D)はサイ
クル間トルク変動量DTRQの積算の様子を示し、この
DTRQが10回積算された値が図9(E)に示す前記
積算値DTRQ10である。
【0064】次に、本実施例によるトルク変動及びA/
Fの改善について説明する。前記したように、図10に
示す時刻t1 でA/Fオープンループ制御からストイキ
F/B制御に移行し、それに伴い同図(B)に示す空燃
比学習係数KGが学習開始されるも、要求値“0.9
0”になる前に値が“0.95”のときの時刻t2 でリ
ーンリミット制御が開始されたものとする。
【0065】この時刻t2 からのリーンリミット制御に
おいては、本実施例では図3に示したステップ103に
おいて(5) 式に示した演算式に基づいて燃料噴射時間T
AUを算出する。このとき、前記したように、従来と異
なり空燃比学習係数KGはTAUに反映されないように
しているため、従来に比べてリーンリミット学習係数F
CPSはKGが反映されない分だけ学習され、図10
(D)に破線d1 で示す如く、従来の“0.90”より
小なる値、例えば“0.85”にまで低下する。一方、
上記のリーンリミット制御においては、TAUにKGが
反映されないため、FCPSが“0.85”に達するま
ではTAUが要求値より長く、よって空燃比(A/F)
は図10(E)にe1 で示す如く従来よりストイキ側に
制御される。このため、従来に比べて燃焼が安定で、ト
ルク変動は図10(C)に破線c 1 で示す如く従来より
小なる値を示す。
【0066】続いて、時刻t3 からt4 まで再びストイ
キF/B制御が行なわれた後、時刻t4 から再びリーン
リミット制御に切り換わったものとすると、そのときの
燃料噴射時間TAUは、(5) 式にFCPS=0.85を
代入した次式で表わされる。 TAU=TP×1.0×1.0×LEAN×0.85×α (13) すなわち、(13)式からわかるように、KG×FCPSの
総補正量が「1.0×0.85」となり、従来の「0.
90×0.90」より本来の要求値「0.90×0.9
5」に近い大なる値となる。
【0067】従って、図10(E)に破線e2 で示す如
く空燃比は従来よりストイキ側に制御され、オーバーリ
ーンとなることはなく、これによりトルク変動は同図
(C)に破線c2 で示す如く許容上限値を越えることは
なく、従来よりもドライバビリティを向上でき、また排
気ガス中のHCの排出量を低減することができる。
【0068】なお、ストイキF/B制御において空燃比
学習係数KGが学習未完了で要求値より小なる値のまま
リーンリミット制御に移行し、その後ストイキF/B制
御で空燃比学習係数KGの学習完了後に再度リーンリミ
ット制御に移行した際には、本実施例では空燃比がリッ
チ側にずれることを防止でき、これにより従来に比しノ
ッキングやNOx排出量を低減することができる。
【0069】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ストイキ
F/B制御領域において空燃比学習係数が学習未完了で
リーンリミット制御に移行した場合でも、リーンリミッ
ト学習係数が空燃比学習係数の学習未完了の影響なく学
習できるようにしたため、その後のストイキF/B制御
を経てリーンリミット制御に移行した際にオーバーリー
ン又はリッチを防止することができ、よって、従来に比
し失火によるドライバビリティ不良や排気ガス中のHC
排出量の増加を防止でき(リーン側にずれた場合)、ま
たノッキングや排気ガス中のNOx排出量の増加を防止
できる(リッチ側にずれた場合)等の特長を有するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例が適用される内燃機関の要部
の構成図である。
【図2】図2の一番気筒及びその付近の構造を示す断面
図である。
【図3】本発明の一実施例の要部の燃料噴射時間計算ル
ーチンを示すフローチャートである。
【図4】空燃比フィードバック補正係数FAFの演算ル
ーチンを示すフローチャートである。
【図5】図4のルーチンの要部のタイムチャートであ
る。
【図6】空燃比学習ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図7】リーンリミット学習係数の更新の演算ルーチン
を示すフローチャートである。
【図8】図7の軸トルクの計算のための燃焼圧信号の変
化とクランク角度検出信号などとの関係を示す図であ
る。
【図9】図7の動作説明用タイムチャートである。
【図10】空燃比学習係数、リーンリミット学習係数、
空燃比その他の変化を、従来装置と本実施例で対比して
示すタイムチャートである。
【符号の説明】
151 〜154 燃料噴射弁 17 燃焼圧センサ 21 マイクロコンピュータ 39 水温センサ 40 酸素濃度検出センサ(O2 センサ) 41 リーンセンサ 102 ストイキF/B制御時の燃料噴射時間算出ステ
ップ 103 リーンリミット制御時の燃料噴射時間算出ステ
ップ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃
    度センサの出力に基づいて空燃比が理論空燃比になるよ
    うに燃料噴射量を制御するストイキフィードバック制御
    と、空燃比を理論空燃比より希薄な空燃比に制御すると
    共に内燃機関のトルク変動量が目標トルク変動量と一致
    するように燃料噴射量を制御するリーンリミットフィー
    ドバック制御とを、内燃機関の運転状態に応じて選択的
    に実行する内燃機関の燃料噴射量制御装置において、 前記ストイキフィードバック制御の実行中に、酸素濃度
    センサの出力基づいて算出される空燃比フィードバック
    補正係数の平均値が理論空燃比に対応する値となるよう
    に空燃比学習係数を更新する空燃比学習係数更新手段
    と、 前記リーンリミットフィードバック制御の実行中に、内
    燃機関のトルク変動量が目標トルク変動量と一致するよ
    うにリーンリミット学習係数を更新するリーンリミット
    学習係数更新手段と、 内燃機関の運転状態に基づいて算出される基準燃料噴射
    量を、前記空燃比フィードバック補正係数、前記空燃比
    学習係数、および、前記リーンリミット学習係数を用い
    て補正することにより燃料噴射量を算出する燃料噴射量
    算出手段と、を備えると共に、 前記リーンリミットフィードバック制御の実行中は、前
    記空燃比学習係数が前記燃料噴射量に反映されるの を禁
    止することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
    置。
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JP2623791B2 (ja) * 1988-12-05 1997-06-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置

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