JP2693993B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、学習制御機能を有するエンジンの空燃比制
御装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 一般に、自動車などの車輌における空燃比制御では、
電子制御式燃料噴射装置（EGI）にて基本燃料噴射量Tp
を各種補正量によって補正し燃料噴射量を決定してい
る。

この基本燃料噴射量Tpは、吸入空気量Ｑとエンジン回
転数Ｎに応じた理論空燃比を得るための燃料噴射量であ
り、 Tp＝Ｋ×Q/N（K:定数） によって算出される。そして、この基本燃料噴射量Tp
を、エンジンの各種運転条件に応じて各種補正係数で補
正することにより、実際の燃料噴射量Tiが設定される。

上記各種補正係数は、その時点での運転条件に適合す
る空燃比となるように各種増量補正する各種増量分補正
係数COEF、理論空燃比の空燃比フィードバック補正係数
α、電圧補正係数ＴSなどであり、これらの各種補正係
数によって設定された燃料噴射量Tiで空燃比が制御され
る。すなわち、上記燃料噴射量Tiは、 Ti＝Tp×α×COEF＋ＴS によって設定される。

ここで、空燃比を理論空燃比に保つには、排気管に臨
まれたO2センサなどの排気センサにより排出ガス中に含
まれている酸素濃度を測定し、吸入混合気の空燃比を算
出すると共に、この算出された空燃比の理論空燃比から
のずれ量に応じた補正量により空燃比フィードバック制
御を行なう。

しかしながら、空燃比フィードバック制御による目標
空燃比への制御においては、目標値と実空燃比との偏差
がある範囲内にないと、目標値への収束に時間がかか
る。さらに、運転領域が急激に変化した場合や、空燃比
制御系の構成部品の経時変化による制御出力のずれな
ど、条件によってはオーバーシュートやハンチングを生
じ、空燃比フィードバック系が不安定となって制御不能
となる恐れがある。従って、この空燃比フィードバック
制御の収束性を高めるため、また、各部品の劣化あるい
は個々の部品毎の特性のバラツキを補償するため、さら
には、空燃比フィードバック制御の出来ない領域での空
燃比を良好に補正するため、空燃比のずれ量を学習値と
する学習制御によってさらに精密な空燃比制御が実現さ
れている。すなわち、学習による補正係数をＫBLRCとす
ると、上記燃料噴射量Tiは、 Ti＝Tp×α×COEF×ＫBLRC＋ＴS となり、この学習補正された燃料噴射量Tiによって空燃
比が制御される。

このような、学習による空燃比制御は、例えば、特開
昭60−93150号公報に開示されており、この先行技術に
おいては、エンジン回転数及び負荷等のエンジン運転条
件からこれに対応させてRAM上のマップに記憶させた学
習補正係数が、学習により所定割合以上更新され、且つ
初期値に対して同一方向にずれている場合にのみ、その
ずれ量に応じて上記基本燃料噴射量Tpを算出する際の定
数Ｋを補正して空燃比フィードバック制御中のみなら
ず、空燃比フィードバック制御の行われない領域での空
燃比をも補正しようとするものである。

しかしながら、上記学習補正係数を記憶するマップに
は大きなメモリを必要とし、しかもマップの領域によっ
ては学習頻度が少ないため、推定によって補正をせねば
ならず、制御の精密さに欠けるという問題があった。

また、空燃比を左右する要因には複数のパラメータが
あり、例えば、特開昭61−72843号公報には、機関負荷
に応じて区分された複数の学習値が、全運転領域に対し
て共通な共通学習項と各運転領域ごとに対応する個別学
習項とを有し、空燃比フィードバック補正係数に基づい
て上記個別学習項の値を補正した後、全ての個別学習項
の平均値と基準値との偏差を求め、この偏差を各個別学
習項から減ずると共に共通学習項に加算して相補的に補
正し、且つ上記共通学習項の補正範囲を上記個別学習項
の補正範囲よりも広く設定した技術が開示されている。

ここで、空燃比を左右する要因は主として吸入空気量
などの吸入空気量計測系とインジェクタあるいはプレッ
シャーレギュレータなどの燃料噴射系との２つの要因が
あり、この２つの要因に劣化が生じる場合、例えば、第
９図に示すように、吸入空気量センサなどの吸入空気量
計測系の経時劣化とインジェクタあるいはプレッシャー
レギュレータなどの燃料噴射系の経時劣化とはその劣化
特性が異なり、吸入空気量Ｑに対し燃料噴射系の劣化に
よる空燃比のずれは、略一様に変化し、吸入空気量計測
系の劣化による空燃比のずれは吸入空気量の増大に伴い
増加する傾向にあり、所定吸入空気量以上では燃料噴射
系の劣化による空燃比のずれ量よりも吸入空気量計測系
の劣化による空燃比のずれ量の方が大きくなる。従っ
て、吸入空気量計測系における吸入空気量センサの経時
劣化に起因する吸入空気量の算出誤差と、燃料噴射系に
おけるインジェクタあるいはプレッシャーレギュレータ
の経時劣化に起因する実際の燃料噴射量の誤差とは、運
転領域によりその劣化特性の相違によって大きさが異な
る。従って、複数のパラメータによって学習制御を行な
う場合、運転領域によって学習値が異なり、例えば、上
記吸入空気量センサなどの吸入空気量計測系の劣化に起
因する空燃比のずれと上記インジェクタあるいはプレッ
シャーレギュレータなどの燃料噴射系の経時劣化に起因
する空燃比のずれを補正する学習は、それぞれが異なる
方向に学習され、一律に学習を行なうと学習値がバラツ
キ、かえって制御性を悪化させるという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の
学習を運転領域によって分け、学習頻度の相違にかかわ
らず全体の学習値の分布を平滑化して学習値のバラツキ
をなくし学習精度を高めると共に、学習値の記憶領域が
小さくでき、排気エミッションの改善、燃費向上を図る
ことができるエンジンの空燃比制御装置を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明によるエンジンの空燃
比制御装置は、吸入空気量計測系の特性変化に基づく空
燃比のずれ量による吸入空気量計測系学習領域と、燃料
噴射系の特性変化に基づく空燃比のずれ量による燃料噴
射系学習領域とを、エンジン運転領域に応じて選択指定
する学習指定手段と、上記学習指定手段の吸入空気量計
測系学習領域指定により、排気センサの出力信号に基づ
いて算出される空燃比と目標空燃比とのずれ量から、上
記吸入空気量計測系の補正量を学習する吸入空気量計測
系学習手段と、上記学習指定手段の燃料噴射系学習領域
指定により、排気センサの出力信号に基づいて算出され
る空燃比と目標空燃比とのずれ量から、上記燃料噴射系
の補正量を学習する燃料噴射系学習手段と、エンジン回
転数と上記吸入空気量計測系からの出力信号に基づき算
出される吸入空気量と該吸入空気量に応じ上記吸入空気
量計測系学習手段にて設定される吸入空気量計測系学習
補正係数とから、基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴
射量設定手段と、上記基本燃料噴射量をエンジン負荷に
応じ上記燃料噴射系学習手段にて設定される燃料噴射系
学習補正係数により補正して燃料噴射量を設定する燃料
噴射量設定手段とを備えている。

［作用］ 上記構成により、排気センサの出力信号に基づいて算
出される空燃比と目標空燃比とのずれ量から、吸入空気
量計測系の補正量を学習する吸入空気量計測系学習領域
と燃料噴射系の補正量を学習する燃料噴射系学習領域と
が、エンジン運転領域に応じて学習指定手段により選択
的に指定され、これに伴い、吸入空気量計測系学習手段
と燃料噴射系学習手段との学習がエンジン運転状態に応
じ選択的に行われて、学習領域のオーバラップがなくな
り学習精度が高められ、また基本燃料噴射量設定手段で
基本燃料噴射量を設定する際に吸入空気量に応じて上記
吸入空気量計測系学習手段によって設定される吸入空気
量計測系学習補正係数にて吸入空気計測系による誤差の
補正が行われ、燃料噴射量設定手段で燃料噴射量を設定
する際にエンジン負荷に応じ上記燃料噴射系学習手段に
よって設定される燃料噴射系学習補正係数により燃料噴
射系による誤差の補正が行われて空燃比が適正に制御さ
れる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は制御装置の
機能ブロック図、第２図はエンジン制御系の概略図、第
３図は制御装置の回路ブロック図、第４図は空燃比制御
手順を示すフローチャート、第５図は学習値更新手順を
示すフローチャート、第６図はフィードバック制御判定
マップの説明図、第７図は定常状態判定のマトリック
ス、学習指定マップ、吸入空気量計測系学習値テーブ
ル、及び、燃料噴射系学習値テーブルの説明図、第８図
はO2センサ出力と空燃比フィードバック補正係数との説
明図、第９図は吸入空気量計測系及び燃料噴射系の劣化
特性を示す説明図である。

（エンジン制御系の構成） 図中の符号１はエンジン本体で、このエンジン本体１
の燃料室1aに連通する吸気ポート２と排気ポート３の吸
入管４、排気管５が連通され、この吸入管４の上流側に
エアクリーナ６が連通されている。また、上記吸入管４
の中途にスロットルバルブ７が介装され、さらに、上記
吸入管４の上記吸入ポート２の直上流にインジェクタ８
が臨まされている。このインジェクタ８はエンジンの各
気筒に配設され、燃料タンク8eから燃料ポンプ8dによっ
て圧送される燃料が、燃料フィルタ8cを経てプレッシャ
ーレギュレータ8aに至り、上記スロットルバルブ７下流
の吸入管４内の圧力と燃料圧力との差圧が一定に保たれ
てデリバリパイプ8bから上記インクジェクタ８に供給さ
れる。

また、上記排気管５の中途に触媒コンバータ９が介装
されている。

また、上記エンジン本体１のクランクシャフト1bに外
周に所定クランク角度に突起（スリットでもよい）を形
成したクランクロータ10が固設され、このクランクロー
タ10の外周にクランク角センサ11が対設され、さらに、
上記スロットルバルブ７にスロットルポジションセンサ
12およびスロットルバルブ７の全閉状態を検出するアイ
ドルスイッチ12aが連設され、また、上記吸入管４の上
記エアクリーナ６の直下流側に吸入空気量センサ（図に
おいてはホットワイヤ式エアフローメータ）13が連通さ
れており、この吸入空気量センサ13などの吸入空気量計
測系によって算出される吸入空気量に見合った燃料が、
上記インジェクタ８、燃料ポンプ8d、プレッシャーレギ
ュレータ8aなどの燃料噴射系によって上記吸入ポート２
に吸入され、上記エンジン本体１の燃焼室1aに混合気が
吸入される。

さらに、上記エンジン本体１に形成された冷却水通路
1cに冷却水温センサ14が臨まされ、上記排気管５の上記
触媒コンバータ９の直上流に排気センサの一例であるO2
センサ15が臨まされている。

このエンジン制御系の電源はバッテリ16により供給さ
れ、上記各センサ11〜15及び制御装置20を、上記バッテ
リ16の電圧を図示しない定電圧回路により降圧、安定化
した電圧で動作させる。

（制御装置の回路構成） 上記制御装置20は、CPU（中央演算処理装置）21とROM
22とRAM23と不揮発性RAM23aと入力インターフェイス24
および出力インターフェイス25とがバスライン26を介し
て互いに接続されており、上記入力インターフェイス24
には、上記各センサ11〜15およびアイドルスイッチ12a
が接続されていると共に、バッテリ16の電圧をモニター
する電圧検出回路16aが接続されている。さらに、上記
出力インターフェイス25に上記インジェクタ８が駆動回
路27を介して接続されている。

上記ROM22には制御プログラムなどの固定データが記
憶されており、また、RAM23にはデータ処理した後の上
記各センサから出力値及び上記CPU21にて演算処理され
たデータが格納される。また、上記不揮発性RAM23aに
は、後述する吸入空気量計測系学習値テーブルTQ LR及
び燃料噴射系学習値テーブルTF LRが格納されており、
例えばバッテリバックアップなどにより、エンジンキー
OFFの状態においても記憶されたデータが保持されるよ
うになっている。

上記CPU21では上記ROM22に記憶されている制御プログ
ラムに従い、上記RAM23及び上記不揮発性RAM23aに記憶
されている各種データに基づき燃料噴射量を演算し、こ
の燃料噴射量に相応する駆動パルス信号を駆動回路27を
介してインジェクタ８へ所定タイミングに出力する。

（制御装置の機能構成） 第１図に示すように制御装置20は、吸入空気量算出手
段30、エンジン回転数算出手段31、各種増量分補正係数
設定手段32、電圧補正係数設定手段33、基本燃料噴射量
設定手段34、空燃比フィードバック制御判定手段35、空
燃比フィードバック補正係数設定手段36、学習条件判別
手段37、学習指定手段38、学習指定マップMP1、吸入空
気量計測系学習手段39、吸入空気量計測系学習値テーブ
ルTQ LR、燃料噴射系学習手段40、燃料噴射系学習値テ
ーブルＴFLR、燃料噴射量設定手段41、駆動手段42から
構成される。

上記吸入空気量算出手段30は、吸入空気量センサ13の
出力信号を読込み、吸入空気量Ｑを算出する。

エンジン回転数算出手段31は、クランク角センサ11か
らの出力信号に基づきエンジン回転数Ｎを算出する。

上記各種増量分補正係数設定手段32では、冷却水温セ
ンサ14からの冷却水温Tw信号、アイドルスイッチ12aか
らのアイドルId信号、スロットルポジションセンサ12か
らのスロットル開度θ信号を読込み、水温補正、アイド
ル後増量補正、スロットル全開増量補正、加減速補正等
に係る各種増量分補正係数COEFを設定する。

上記電圧補正係数設定手段33では、バッテリ16の端子
電圧に応じて、インジェクタ８の無効噴射時間（パルス
幅）を図示しないテーブルから読取り、この無効噴射時
間を補間する電圧補正係数Tsを設定する。

基本燃料噴射量設定手段34では、上記吸入空気量算出
手段30にて算出した吸入空気量Ｑ、上記エンジン回転数
算出手段31にて算出したエンジン回転数Ｎ、および後述
する吸入空気量計測系学習手段39にて、そのときの吸入
空気量Ｑをパラメータとして吸入空気量計測系学習値テ
ーブルＴQLRから検索し補間計算して求めた吸入空気量
計測系学習補正係数ＫBLRC1から基本燃料噴射量Tpを Tp＝Ｋ×（Q/N）×ＫBLRC1 …（１） （K:定数） により算出する。

上記空燃比フィードバック制御判定手段35では、O2セ
ンサ15の出力信号を読み込み、該O2センサ15が不活性状
態のとき、空燃比フィードバック補正係数設定手段36に
対して空燃比フィードバック制御中止信号を出力すると
共に、O2センサ15が活性領域にあっても、空燃比フィー
ドバック制御条件が成立するか判定し、上記空燃比フィ
ードバック補正係数設定手段36に空燃比フィードバック
制御を行うか否かを指示する。上記O2センサ15の活性状
態の判定は、例えば、所定時間当りのO2センサ出力電圧
最大値ＥMAXと出力電圧最小値ＥMINとの差が設定値未満
の場合、O2センサ15が不活性状態と判定し、設定値以上
であればO2センサ15が活性状態であると判定する。ま
た、上記O2センサ15が活性状態であっても空燃比フィー
ドバック制御条件が成立するかの判定は、エンジン回転
数Ｎと、例えば基本燃料噴射量Tpに基づくエンジン負荷
データＬとをパラメータとして第６図に示す空燃比フィ
ードバック制御判定マップから、エンジン回転数Ｎが設
定回転数N0（例えば、4500rmp）以上、あるいは上記負
荷データＬが設定負荷L0以上のとき（スロットル略全開
領域）、空燃比フィードバック制御中止信号を上記空燃
比フィードバック補正係数設定手段36に出力し、これ以
外のとき、且つ、上記O2センサ15が活性状態にあるとき
のみ、空燃比フィードバック制御条件成立として上記空
燃比フィードバック補正係数設定手段36に空燃比フィー
ドバック制御開始の指示をする。

上記空燃比フィードバック補正係数設定手段36では、
上記空燃比フィードバック制御判定手段35にて空燃比フ
ィードバック制御条件成立と判定された場合、O2センサ
15の出力電圧（出力信号）とスライスレベル電圧とを比
較して、比例積分制御により空燃比フィードバック補正
係数αを設定する。なお、空燃比フィードバック補正係
数設定手段36は、上記空燃比フィードバック制御判定手
段35にて、O2センサ15が不活性状態、あるいは、スロッ
トル略全開領域と判定されて空燃比フィードバック制御
中止を指示された場合、上記空燃比フィードバック補正
係数αをα＝1.0に設定して空燃比フィードバック制御
を中止する。

上記学習条件判別手段37では、O2センサ15の出力電圧
を読込み、所定時間当りのO2センサ15の出力電圧最大値
ＥMAXと出力電圧最小値ＥMINとの差が設定電圧値E0（例
えば300mv）以上で（ＥMAX−ＥMIN≧E0）、かつ、冷却
水温センサ14の冷却水温Tw信号を読込み冷却水温Twが設
定値Tw0（例えば、60℃）以上で（Tw≧Tw0）、かつ、負
荷データＬ（基本燃料噴射量Tp）とエンジン回転数Ｎと
をパラメータとして構成したマトリックス（第７図
（ａ）参照）において、上記基本燃料噴射量設定手段34
にて設定された基本燃料噴射量Tpによる負荷データＬ
と、上記エンジン回転数算出手段31にて算出されたエン
ジン回転数Ｎとからマトリックス中の区画を決定し、こ
の区画が前回選択された区画と同じで、かつ、この区画
領域内において、上記O2センサ15の出力電圧がｎ回反転
したときエンジン定常状態であり、このとき学習条件が
成立したと判別する。

上記学習指定手段38では、上記学習条件判別手段37に
て学習条件が成立したと判別されると、基本燃料噴射量
設定手段34にて設定された基本燃料噴射量Tpによる負荷
データと、上記エンジン回転数算出手段31にて算出され
たエンジン回転数ＮとをパラメータとしてROM22に記憶
されている学習指定マップMP1（第７図（ｂ）参照）か
らエンジン運転領域が燃料噴射系学習値更新領域（燃料
噴射系学習領域）か、吸入空気量計測系学習値更新領域
（吸入空気量計測系学習領域）であるのかを特定し、現
在の運転領域が燃料噴射系学習値更新領域の場合には、
燃料噴射系学習手段40へ学習を指示し、一方、現在の運
転領域が吸入空気量計測系学習値更新領域の場合には、
吸入空気量計測系学習手段39への学習を指示する。

上記吸入空気量計測系学習値テーブルTQ LRは、不揮
発性RAM23a上に構成され、第７図（ｃ）に示すように、
吸入空気量レンジQ0 Q1,Q1 Q2,Q2 Q3,…,Qn−1 Qnに対
応するアドレスa1,a2,a3,…,anを有しており、各アドレ
スに後述する吸入空気量計測系学習値ＫQLRが格納され
ている。なお、各アドレス中の吸入空気量計測系学習値
ＫQLRは、イニシャル値としてＫQLR＝1.0がストアされ
ている。

上記吸入空気量計測系学習手段39は、学習指定手段38
からの学習指示により、すなわち学習条件判別手段37で
学習条件成立と判定され、かつ、学習指定手段38にて学
習指定マップMP1からエンジン運転領域が吸入空気量計
測系学習値更新領域と判定された場合、上記空燃比フィ
ードバック補正係数設定手段36にて設定された空燃比フ
ィードバック補正係数αと基準値との偏差量を求め、こ
の偏差量を、基準値との偏差の符号＋−により上記吸入
空気量計測系学習値テーブルＴQLRの吸入空気量Ｑをパ
ラメータとした該当アドレスに格納されている吸入空気
量計測系学習値ＫQLRに所定割合加算あるいは減算して
該吸入空気量計測系学習値ＫQLRを更新する。さらに、
上記吸入空気量計測系学習手段39では、所定タイミング
毎にそのときの吸入空気量Ｑをパラメータとして吸入空
気量計測系学習値テーブルＴQLRから吸入空気量計測系
学習値ＫQLRを検索し、補間計算により吸入空気量計測
系学習補正係数ＫBLRC1を設定し、前述の様に基本燃料
噴射量設定手段34での基本燃料噴射量Tp設定の際に用い
られ、吸入空気量計測系の劣化による算出誤差が補正さ
れる。

上記燃料噴射系学習値テーブルＴFLRは、不揮発性RAM
23a上に上記吸入空気量計測系学習値テーブルＴQLRとは
別に構成され、第７図（ｄ）に示すように基本燃料噴射
量レンジTp0 Tp1,Tp1 Tp2,Tp2 Tp3,…,Tpn−1 Tpnに対
応するアドレスb1,b2,b3,…,bnを有しており、各アドレ
スに後述する燃料噴射系学習値ＫFLRが格納されてい
る。なお、各アドレス中の燃料噴射系学習値ＫFLRは、
イニシャル値としてＫFLR＝1.0がストアされている。

上記燃料噴射系学習手段40は、学習指定手段38からの
学習指示により、すなわち、学習条件判別手段37で学習
条件成立と判定され、かつ、学習指定手段38にて学習指
定マップMP1からエンジン運転領域が燃料噴射系学習値
更新領域と判定された場合、上記空燃比フィードバック
補正係数設定手段36にて設定された空燃比フィードバッ
ク補正係数αと基準値との偏差量を求め、この偏差量
を、基準値との偏差の符号＋−により上記燃料噴射系学
習値テーブルＴFLRの該当アドレス（上記学習条件判別
手段37においてエンジン定常状態判定の際に特定された
マトリックス中の区画に対応する基本燃料噴射量レンジ
を有するアドレス）に格納されている燃料噴射系学習値
ＫFLRに所定割合加算あるいは減算して、上記燃料噴射
系学習値ＫFLRを更新する。さらに、燃料噴射系学習手
段40では、所定タイミング毎にそのときの基本燃料噴射
量Tpをパラメータとして燃料噴射系学習値テーブルＴFL
Rから燃料噴射系学習値ＫFLRを検索し、補間計算により
燃料噴射系学習補正係数ＫBLRC2を設定する。この燃料
噴射系学習補正係数ＫBLRC2を後述する燃料噴射量Ti算
出に用いることで、燃料噴射系の劣化による算出誤差が
補正される。

すなわち、吸入空気量センサ13などの吸入空気量計測
系と、インジェクタ８あるいはプレッシャーレギュレー
タ8aなどの燃料噴射系のいずれが劣化しても結果的に空
燃比のずれが生じるが、これら２つのパラメータを同一
運転領域において別々に学習し、燃料噴射量Tiを設定す
ると、その劣化特性の相違からそれぞれが別々の方向に
学習し、一方はリッチ方向の補正、もう一方はリーン方
向の補正というように互いに相反する補正となって、か
えって制御性が悪化する可能性がある。さらに、結果的
に空燃比が理論空燃比に保たれても、燃料噴射量Tiのみ
を補正すると、基本燃料噴射量Tpは上記吸入空気量計測
系の劣化によってずれたままであり、上記基本燃料噴射
量Tpを負荷データとして用いる他の制御、例えば、点火
時期制御などに狂いが生じてしまう。従って、エンジン
回転数Ｎと負荷データＬ（基本燃料噴射量Tp）とに基づ
くエンジン運転領域を吸入空気量計測系の学習領域と燃
料噴射系の学習領域とに分け、吸入空気量Ｑの算出誤差
を補正する学習補正、及び、燃料噴射量Tiの噴射量誤差
を補正する学習補正を行うようにすれば、基本燃料噴射
量Tp及び燃料噴射量Tiの精度が向上でき、しかも、学習
のためのメモリ領域を比較的小さくすることができる。

上記吸入空気量計測系においては、上記吸入空気量セ
ンサ13の劣化、例えば、ホットワイヤ式エアフローメー
タのホートワイヤのカーボン付着などによる吸入空気量
検出精度の低下などは、例えば第９図に示すように、そ
の劣化特性は、一般に吸入空気量Ｑの大きい領域程劣化
によるずれが大きい。一方、燃料噴射系においては、例
えば、インジェクタ８の機械的摩耗による応答時間の変
化あるいは噴射ノズル部のカーボン滞積に伴う開口面積
の縮小、また、プレッシャーレギュレータ8aのダイアフ
ラムの劣化による受圧面積の変化に伴う燃料圧力の変化
あるいは燃料ポンプ8dの劣化による燃料圧力の低下な
ど、その劣化特性は、吸入空気量Ｑにかかわらず略一定
であり、従って、劣化による変化率は、吸入空気量Ｑの
小さい領域、すなわち、燃料噴射量の小さい領域におい
てむしろ大きく、吸入空気量の大きい領域すなわち燃料
噴射量の大きい領域においては、相対的に変化率は小さ
い。従って、第７図（ｂ）に示すようにエンジン負荷デ
ータＬ、すなわち、基本燃料噴射量Tpと、エンジン回転
数Ｎとをパラメータとする運転領域をG1線を境として、
上記吸入空気量計測系学習手段39と上記燃料噴射系学習
手段40との学習領域に分けて学習補正を行うことによ
り、学習頻度の相違にかかわらず学習値の分布が平滑化
され学習値のバラツキが解消され学習精度を高めること
ができる。さらに、上記吸入空気量計測系学習手段39に
て得られる吸入空気量計測系学習値ＫBLRC1で基本燃料
噴射量Tp設定の際に吸入空気量計測系の劣化による算出
誤差が補正され、かつ、上記燃料噴射系学習手段40にて
得られる燃料噴射系学習値ＫBLRC2で燃料噴射量Ti設定
の際に燃料噴射系の劣化による算出誤差が補正され、そ
の結果、上記吸入空気量計測系および燃料噴射系の劣化
によるベース空燃比の理論空燃比λ＝1.0からのずれが
解消され、制御性を大幅に向上することができる。

上記燃料噴射量設定手段41では、上記基本燃料噴射量
設定手段34にて設定した基本燃料噴射量Tpを、上記各種
増量分補正係数設定手段32、電圧補正係数設定手段33、
空燃比フィードバック補正係数設定手段36でそれぞれ設
定した各種増量分補正係数COEF、電圧補正係数Ts、空燃
比フィードバック補正係数α、及び上記燃料噴射系学習
手段40で学習した燃料噴射系学習補正係数ＫBLRC2で補
正して燃料噴射量Tiを Ti＝Tp×COEF×α×ＫBLRC2＋Ts …（２） により設定し、この燃料噴射量Tiに相応する駆動パルス
信号を駆動手段42に介して所定タイミングでインジェク
タ８に出力する。

（動作） 次に、上記制御装置20による空燃比制御手順を第４図
に示すフローチャートに従って説明する。

まず、ステップS100で、クランク角センサ11、吸入空
気量センサ13からの出力を読み込み、エンジン回転数
Ｎ、吸入空気量Ｑを算出する。

次いで、ステップS101へ進み、上記ステップS100にて
算数した吸入空気量Ｑをパラメータとして吸入空気量計
測系学習値テーブルＴQLRから吸入空気量計測系学習値
ＫQLRを検索し、補間計算により吸入空気量計測系学習
補正係数ＫBLRC1を求める。

次いで、ステップS102で進み、上記ステップS100にて
算出したエンジン回転数Ｎ、吸入空気量Ｑ、および、上
記ステップS101にて求めた吸入空気量計測系学習補正係
数ＫBLRC1から基本燃料噴射量Tpを前記（１）式 Tp＝Ｋ×（Q/N）×ＫBLRC1 （Ｋは定数） により算出して、ステップS103へ進む。

ステップS103では、冷却水温センサ14からの冷却水温
Tw信号、アイドルスイッチ12aからのアイドルId信号、
および、スロットルポジションセンサ12からのスロット
ル開度θ信号を読込み、ステップS104で、水温補正、ア
イドル後増量補正、スロットル全開増量補正、加減速補
正等に係る各種増量分補正係数COEFを設定する。

次いで、ステップS105でバッテリ16の端子電圧を読込
み、インジェクタ８の無効噴射時間を補間する電圧補正
係数Tsを設定して、ステップS106へ進む。

ステップS106では、O2センサ15の出力（電圧）信号を
読込んで、所定時間当りのO2センサ15の出力電圧最大値
ＥMAXと出力電圧最小値ＥMINとの差を求め、その差が設
定値以上の場合、上記O2センサ15は活性であると判定し
てステップS107へ進む。一方、所定時間当りのO2センサ
15の出力電圧最大値ＥMAXと出力電圧最小値ＥMINとの差
が設定値未満の場合、上記O2センサ15は不活性であると
判定してステップS109へ進み、空燃比フィードバック制
御係数αをα＝1.0に固定し、空燃比フィードバック制
御を中止してステップS110で進む。

ステップS107では、例えば、上記ステップS100にて算
出したエンジン回転数Ｎと、上記ステップS102にて設定
した基本燃料噴射量Tpに基づくエンジン負荷データＬと
をパラメータとして、空燃比フィードバック制御条件が
成立するか否かを判定する。エンジン回転数Ｎが設定回
転数N0（例えば、4500rpm）よりも低く（Ｎ＜N0）、か
つ、上記負荷データＬが設定負荷L0よりも低い（Ｌ＜L
0）運転状態のとき、空燃比フィードバック制御条件成
立としてステップS108へ進む。一方、エンジン回転数Ｎ
が設定回転数N0以上（Ｎ≧N0）、あるいは上記負荷デー
タＬが設定負荷L0以上（Ｌ≧L0）のとき、すなわちスロ
ットル略全開領域においては、運転領域が空燃比フィー
ドバック制御中止領域にあると判定され、ステップS109
へ進み、空燃比フィードバック補正係数αをα＝1.0に
固定し、空燃比フィードバック制御を中止してステップ
S110へ進む。

尚、上記ステップS106におけるO2センサ15の活性、不
活性の判定は、冷却水温センサ14からの冷却水温Tw信号
を読込み、この冷却水温Twが設定値以下のとき（エンジ
ン冷態状態のとき）上記O2センサ15が不活性状態と判定
しても良く、さらに、上記ステップS107における空燃比
フィードバック制御条件成立の判定は、スロットル全開
領域判定としてスロットル開度θに基づく判定を行うよ
うにしても良い。

ステップS108では、上記O2センサ15の出力電圧とスラ
イスレベルとを比較して比例積分制御により空燃比フィ
ードバーク補正係数αを設定してステップS110へ進む。

ステップS110では、上記ステップS102にて設定した基
本燃料噴射量Tpをパラメータとして燃料噴射系学習値テ
ーブルＴFLRから燃料噴射系学習値ＫFLRを検索し、補間
計算により燃料噴射系学習補正係数ＫBLRC2を求める。

次いで、ステップS111で、上記ステップS102にて設定
された基本燃料噴射量Tp、上記ステップS104にて設定さ
れた各種増量分補正係数COEF、上記ステップS105にて設
定された電圧補正係数Ts、上記ステップS108あるいはS1
09にて設定された空燃比フィードバック補正係数α、お
よび、上記ステップS110にて求めた燃料噴射系学習補正
係数ＫBLRC2から燃料噴射量Tiを前記（２）式 Ti＝Tp×COEF×α×ＫBLRC2×Ts により設定し、ステップS112へ進む。

そして、ステップS112で、上記燃料噴射量Tiに相応す
る駆動パルス信号が駆動手段42を介して、所定タイミン
グでインジェクタ８に出力される。

尚、上記吸入空気量センサ13の劣化に起因する吸入空
気量の算出誤差の補正は、吸入空気量算出手段30（ステ
ップS100に対応）での吸入空気量Ｑの算出において吸入
空気量Ｑそのものを補正しても良い。

（学習値更新手順） 次に、学習値更新について第５図のフローチャートを
基に説明する。

まず、ステップS200で、O2センサ15の出力（電圧信
号）を読込んで、ステップS201で、所定時間当りの上記
O2センサ15の出力電圧最大値ＥMAXと出力電圧最小値ＥM
INとの差と、設定値E0（例えば、300mV）とを比較し、
ＥMAX−ＥMIN＜E0の場合には、ルーチンを終了し、ＥMA
X−ＥMIN≧E0の場合には、ステップS202へ進む。

ステップS202で冷却水温センサ14からの冷却水温Tw信
号を読込み、ステップS203で冷却水温Twと設定値Tw0
（例えば、60℃）とを比較し、Tw＜Tw0の場合にはルー
チンを終了し、Tw≧Tw0の場合には、ステップS204へ進
む。

すなわち、上記ステップS201,S203にてO2センサ15の
活性状態判定が行われ、ＥMAX−ＥMIN≧E0で、かつ、Tw
≧Tw0のときO2センサ15が活性状態と判定されてステッ
プS204へ進む。

ステップS204では、クランク角センサ11の出力信号を
読込みエンジン回転数Ｎを算出する。

次いで、ステップS205で前記（１）式に基づき基本燃
料噴射量Tpを設定し、これを負荷データＬとする。

次いで、ステップS206へ進み、上記ステップS204にて
算出したエンジン回転数ＮおよびステップS205にて設定
した負荷データＬが、それぞれ定常状態判定領域にある
か否か、すなわち、第７図（ａ）に示すマトリックス範
囲内（N0≦Ｎ≦Nn,L0≦Ｌ≦Ln）にあるか否かが判定さ
れる。上記エンジン回転数Ｎおよび負荷データＬがマト
リックス範囲内にあり、学習値更新制御対象範囲にある
と判定されると、上記エンジン回転数Ｎと負荷データＬ
によってマトリックス中の区画位置が、例えば、第７図
（ａ）の区画D1のようにマトリックス中で特定され、ス
テップS207へ進む。一方、上記エンジン回転数Ｎあるい
は負荷データＬがマトリックス範囲外であり、学習値更
新制御対象範囲外のときには、ルーチンを終了する。

ステップS207では、前回のルーチンで特定したマトリ
ックス中の区画位置と今回特定した区画位置とを比較し
てエンジン定常運転状態か否かを判定する。すなわち、
前回のルーチンで特定した区画位置と今回特定した区画
位置とが同一でない場合、非定常運転状態と判定して学
習値の更新を行わずステップS208へ進み、今回のルーチ
ンにおいて特定したマトリックス中の区画位置を前回の
区画位置データとしてRAM23にストアしてステップS209
へ進み、カウンタをクリア（COUNT←φ）してルーチン
を終了する。

なお、初回のルーチンにおいては、前回の区画位置デ
ータがないので、ステップS206からステップS208へジャ
ンプし、ステップS209を経てルーチンを終了する。

一方、上記ステップS207において、今回のルーチンで
特定したマトリックス中の区画位置と前回の区画位置と
が同一と判定されると、ステップS210へ進み、O2センサ
15の出力電圧が読込まれ、この出力電圧がリッチ側とリ
ーン側とに交互に反転しているかが判定される。

上記O2センサ15の出力電圧の反転がない場合には、ル
ーチンを終了し、出力電圧の反転がある場合は、ステッ
プS211へ進んでカウンタのカウント値がカウントアップ
される。

次いで、ステップS212では、上記カウンタのカウント
値がｎ（例えば、３）より小さい場合ルーチンを終了
し、一方、カウント値がｎ以上の場合には定常状態と判
定されてステップS213へ進む。

すなわち、ステップS207,S210,S212にて定常状態判定
が行われ、負荷データＬ及びエンジン回転数Ｎによる運
転状態が略同一であり、且つ、この時O2センサ15の出力
電圧の反転がｎ回以上あった場合のみ、エンジン定常運
転状態と判定されて、学習値の更新が行われる。

上記のステップで定常状態と判定されてステップS213
へ進むと、カウンタがクリアされ、次いでステップS214
へ進んで、O2センサ15の出力電圧を基準電圧と比較し比
例積分制御により空燃比フィードバック補正係数αを設
定し、この空燃比フィードバック補正係数αの平均値
が算出され、この平均値と基準値α０との偏差量Δα
が算出される（第８図参照）。すなわち、空燃比フィー
ドバック補正係数αにおいて、例えば４回スキップする
間の最大値α1,α５と最小値α3,α７の平均値を、
＝（α１＋α５＋α３＋α７）/4により求め、この平均
値の基準値α０（＝1.0）に対する偏差量Δαを算出
してステップS215へ進む。

ステップS215では、エンジン回転数Ｎと負荷データＬ
（基本燃料噴射量Tp）とをパラメータとしてROM22にメ
モリされている学習指定マップMP1（第７図（ｂ）参
照）からエンジン運転領域が燃料噴射系学習値更新領域
か吸入空気量計測系学習値更新領域かを特定する。エン
ジン回転数Ｎと負荷データＬとによるエンジン運転領域
（N,L）が学習指定マップMP1においてG1線を含むエンジ
ン高回転、高負荷側にある場合（（N,L）≧G1）には、
吸入空気量計測系学習値更新領域と判定されてステップ
S216へ進み、そのときの吸入空気量Ｑをパラメータとし
て吸入空気量計測系学習値テーブルＴQLRの該当アドレ
スから吸入空気量計測系学習値ＫQLRを検索し、ステッ
プS217へ進み、上記ステップS216で検索した吸入空気量
計測系学習値ＫQLRと上記ステップS214で算出した偏差
量Δαとから、次式 ＫQLR←ＫQLR＋Δα/M1 により新たな吸入空気量計測系学習値ＫQLRを設定し、
吸入空気量計測系学習値テーブルＴQLRにおける該当ア
ドレスの吸入空気量計測系学習値ＫQLRを更新する。

なお、上式における係数M1は、学習値更新時、吸入空
気量計測系の劣化特性に基づいて偏差量Δαを加える割
合を決定する定数（加重平均の重み）であり、予め設定
された値がROM22に格納されている。

一方、上記ステップS215において、エンジン回転数Ｎ
と負荷データＬとによるエンジン運転領域（N,L）が学
習指定マップMP1においてG1線よりもエンジン低回転、
低負荷側にある場合（（N,L）＜G1）には、燃料噴射系
学習値更新領域と判定されてステップS218へ進む。ステ
ップS218では、そのときの基本燃料噴射量Tp（＝Ｋ×
（Q/N）×ＫBLRC1）をパラメータとして燃料噴射系学習
値テーブルＴFLRの該当アドレスから燃料噴射系学習値
ＫFLRを検索し、ステップS219へ進み、上記ステップS21
8にて検索した燃料噴射系学習値ＫFLRと上記ステップS2
14で算出した偏差量Δαとから、次式 ＫFLR←ＫFLR＋Δα/M2 により新たな燃料噴射系学習値ＫFLRを設定し、燃料噴
射系学習値テーブルＴFLRにおける該当アドレスの燃料
噴射系学習値ＫFLRを更新する。

ここで、上式における係数M2は、学習値更新時、燃料
噴射系の劣化に基づいて偏差量Δαを加える割合を決定
する定数（加重平均の重み）であり、予め設定された値
がROM22に格納されている。

したがって、以上から明らかな様に、燃料噴射系の劣
化の影響が大きい吸入空気量Ｑの少ない領域、すなわ
ち、エンジン回転数Ｎおよび負荷データＬによるエンジ
ン運転領域が学習指定マップMP1のG1線よりも低回転、
低負荷側にある場合には、燃料噴射系テーブルＴFLRに
おける燃料噴射系学習値ＫFLRの更新を行うことによ
り、燃料噴射系の劣化による誤差を補正すべく学習がな
され、また、吸入空気量計測系の劣化の影響が大きい吸
入空気量Ｑの多い領域、すなわち、エンジン運転領域が
学習指定マップMP1のG1線を含むエンジン高回転、高負
荷側にある場合には、吸入空気量計測系テーブルＴQLR
における吸入空気量計測系学習値ＫQLRの更新を行うこ
とにより、吸入空気量計測系の劣化による誤差を補正す
べく学習がなされるので、吸入空気量計測系学習領域と
燃料噴射系学習領域とのオーバラップが解消され、同一
学習領域において個々に相反する学習値を持つことがな
くなって学習精度が高められ、制御性が向上する。

さらに、本実施例では、基本燃料噴射量Tp設定の際に
吸入空気量計測系学習補正係数ＫBLRC1を用いて補正を
行い、燃料噴射量Ti設定の際に燃料噴射系学習補正係数
ＫBLRC2を用いて補正を行うようにしているので、燃料
噴射量Tiの演算過程において、吸入空気量計測系の劣化
による誤差と燃料噴射系の劣化による誤差とが共に補正
され、且つ、基本燃料噴射量Tpをエンジン負荷データと
して用いる他の制御、例えば点火時期制御などにおいて
も誤差が解消される。

なお、本実施例では、エンジン負荷データＬを基本燃
料噴射量Tpとしているが、これに代え、例えば燃料噴射
量Tiを負荷データとして用いるようにしてもよい。

また、燃料噴射系学習値テーブルＴFLRのパラメータ
を基本燃料噴射量Tpに代え、燃料噴射量Tiとしてもよ
い。

さらに、本実施例では、吸入空気量計測系学習値テー
ブルＴQLR、燃料噴射系学習値テーブルＴFLRの各アドレ
スにストアされている学習値ＫQLR、ＫFLRのイニシャル
値を1.0としているが、必ずしもイニシャル値として1.0
と設定する必要はなく、例えば、両学習値ＫQLR、ＫFLR
のイニシャル値を0.0としても良く、この場合、前記
（１）式は Tp＝Ｋ×（Q/N）×（１＋ＫBLRC1） となり、前記（２）式は Ti＝Tp×COEF×α×（１＋ＫBLRC2）×Ts となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、吸入空気量計測
系の特性を学習する吸入空気量計測系学習領域と燃料噴
射系の特性を学習する燃料噴射系学習領域とを、エンジ
ン運転領域に応じ選択するようにしたので学習領域のオ
ーバラップがなくなり、同一学習領域において個々に相
反する学習値を持つことがなくなって、学習精度が高め
られると共に、制御性が向上し、排気エミッションの改
善、燃費向上を図ることができるなど優れた効果が奏さ
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は制御装置の機
能ブロック図、第２図はエンジン制御系の概略図、第３
図は制御装置の回路ブロック図、第４図は空燃比制御手
順を示すフローチャート、第５図は学習値更新手順を示
すフローチャート、第６図はフィードバック制御判定マ
ップの説明図、第７図は定常状態判定のマトリックス、
学習指定マップ、吸入空気量計測系学習値テーブル、及
び、燃料噴射系学習値テーブルの説明図、第８図はO2セ
ンサ出力と空燃比フィードバック補正係数との説明図、
第９図は吸入空気量計測系及び燃料噴射系の劣化特性を
示す説明図である。 8,8a,8d……燃料噴射系、 13……吸入空気量計測系、 15……排気センサ、20……制御装置、 34……基本燃料噴射量設定手段、 38……学習指定手段、 39……吸入空気量計測系学習手段、 40……燃料噴射系学習手段、 41……燃料噴射量設定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−10764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−112753（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−24142（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106941（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106937（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−305146（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−67643（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入空気量計測系の特性変化に基づく空燃
   比のずれ量による吸入空気量計測系学習領域と、燃料噴
   射系の特性変化に基づく空燃比のずれ量による燃料噴射
   系学習領域とを、エンジン運転領域に応じて選択指定す
   る学習指定手段と、 上記学習指定手段の吸入空気量計測系学習領域指定によ
   り、排気センサの出力信号に基づいて算出される空燃比
   と目標空燃比とのずれ量から、上記吸入空気量計測系の
   補正量を学習する吸入空気量計測系学習手段と、 上記学習指定手段の燃料噴射系学習領域指定により、排
   気センサの出力信号に基づいて算出される空燃比と目標
   空燃比とのずれ量から、上記燃料噴射系の補正量を学習
   する燃料噴射系学習手段と、 エンジン回転数と上記吸入空気量計測系からの出力信号
   に基づき算出される吸入空気量と該吸入空気量に応じ上
   記吸入空気量計測系学習手段にて設定される吸入空気量
   計測系学習補正係数とから、基本燃料噴射量を設定する
   基本燃料噴射量設定手段と、 上記基本燃料噴射量をエンジン負荷に応じ上記燃料噴射
   系学習手段にて設定される燃料噴射系学習補正係数によ
   り補正して燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。