JP2767344B2 - 内燃機関の燃料供給装置における自己診断装置 - Google Patents

内燃機関の燃料供給装置における自己診断装置

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料供給装
置における自己診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、空燃比フィードバック制御機
能をもつ内燃機関の燃料供給装置(電子制御燃料噴射装
置)においては、特開昭60−90944号公報等に示
されているような空燃比学習制御が採用されている。こ
れは、機関に吸入される空気量に関与するパラメータ
(例えば機関吸入空気流量及び機関回転数)から算出さ
れる基本燃料噴射量と、空燃比センサからの信号に基づ
いて積分制御などにより設定される空燃比フィードバッ
ク補正係数とから、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空燃比フィードバック補正係数
の平均値の基準値からの偏差を予め定めた機関運転状態
のエリア別に学習して学習補正係数を定め、燃料噴射量
の演算にあたって、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なしで得ら
れるベース空燃比を目標空燃比にできる限り一致させる
ようにしたものである。
【0003】これによれば、過渡運転時における空燃比
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も所望の空燃比
を正確に得ることができる。また、この学習補正係数を
用いて燃料供給系の自己診断を行うこともできる。例え
ば燃料噴射弁の詰まりを生じて実際の燃料噴射量が不足
する場合、空燃比を一定に保持すべく空燃比フィードバ
ック補正係数が増大側に設定されるが、この場合に、空
燃比フィードバック補正係数を基準値付近に保持するよ
うに学習補正係数が増大側に更新されるから、この学習
補正係数の値から燃料供給系の異常を診断するのであ
る。
【0004】具体的には、機関運転状態のエリア毎に学
習補正係数を記憶する書換え可能な学習補正係数記憶手
段と対応して、学習補正係数が記憶されるエリア毎に学
習補正係数の書換えによってセットされる学習済みフラ
グを記憶する書換え可能な学習済みフラグ記憶手段を備
え、所定時間毎に、学習済みフラグがセットされている
エリアの学習補正係数に基づいて、当該エリア間の学習
補正係数の段差を算出し、段差が生じたときに燃料供給
系の異常有りと判定していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような自
己診断装置にあっては、何らかの原因が1つのエリアの
学習補正係数が他のエリアの学習補正係数とは大きく異
なる値で書換えられて、自己診断結果が異常有りとなる
と、次に診断時にも自動的に自己診断結果が異常有りと
なり、1回目で誤診断してしまうと、2回目も再び誤診
断する可能性が高い。
【0006】そこで、1度異常有りと判定した後は、学
習補正係数を全てクリアして、誤診断を回避することが
考えられたが、学習補正係数をクリアしてしまうことに
より、再度学習が進行するまでに排気性能等の悪化を招
くという問題点があった。本発明は、このような従来の
問題点に鑑み、学習制御に影響を与えることなく、診断
精度を向上させることを目的とする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このため、本発明は、
図1に示すように、機関に吸入される空気量に応じた基
本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段(A)
と、空燃比センサにより検出される空燃比のリーン・リ
ッチに応じて空燃比フィードバック補正係数を増減して
設定する空燃比フィードバック補正係数設定手段(B)
と、機関運転状態のエリア毎に学習補正係数を記憶する
書換え可能な学習補正係数記憶手段(C)と、この学習
補正係数記憶手段から現在の機関運転状態のエリアに対
応する学習補正係数を検索する学習補正係数検索手段
(D)と、前記基本燃料噴射量と前記空燃比フィードバ
ック補正係数と前記学習補正係数とから燃料噴射弁によ
る燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段(E)と、
定常条件において現在の空燃比フィードバック補正係数
の平均値の基準値からの偏差を算出する偏差算出手段
(F)と、現在の学習補正係数と前記偏差とに基づいて
新たな学習補正係数を設定し、前記学習補正係数記憶手
段における現在の機関運転状態のエリアに対応する学習
補正係数のデータを書換える学習補正係数更新手段
(G)と、を備える内燃機関の燃料供給装置において、
下記の(H)〜(J)の手段を設けて、自己診断装置を
構成する。
【0008】(H)学習補正係数が記憶されるエリア毎
に前記学習補正係数更新手段による学習補正係数の書換
えによってセットされる学習済みフラグを記憶する書換
え可能な学習済みフラグ記憶手段 (I)学習済みフラグがセットされているエリアの学習
補正係数に基づいて燃料供給系の異常の有無を判定する
異常判定手段 (J)燃料供給系の異常有りと判定した後に学習済みフ
ラグ記憶手段における学習済みフラグをリセットする学
習済みフラグリセット手段
【0009】
【作用】上記の構成においては、自己診断に際し、学習
済みフラグがセットされているエリアの学習補正係数に
基づいて、例えば当該エリア間の学習補正係数の段差に
より、燃料供給系の異常の有無を判定する。ここで、1
度、異常有りと判定された場合は、この診断結果を記憶
しておくことは言うまでもないが、次に同じ条件で診断
を行っても意味がないので、学習済みフラグ記憶手段に
おける学習済みフラグをリセットする。
【0010】従って、次の自己診断は、異常有りと判定
した後に、学習がなされて学習済みフラグがセットされ
たエリアの学習補正係数に基づいてなされ、1回目が誤
診断があった場合に再び誤診断が繰り返されるのが防止
される。
【0011】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。図2は
システム図である。機関1には、エアクリーナ2から吸
気ダクト3、スロットル弁4及び吸気マニホールド5を
介して空気が吸入される。吸気マニホールド5の各ブラ
ンチ部には燃料噴射弁6が設けられていて、燃料が噴射
供給される。機関1のシリンダ内で混合気は点火栓7に
より着火されて燃焼し、この燃焼により生じた排気は排
気通路8より搬出される。
【0012】前記燃料噴射弁6は、コントロールユニッ
ト10からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、通
電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、駆動
パルス信号のパルス幅によって燃料噴射量が制御され、
この燃料噴射量の制御により空燃比が制御される。この
燃料噴射量の制御のため、コントロールユニット10には
エアフローメータ11、クランク角センサ12、空燃比セン
サ13等から信号が入力されている。
【0013】エアフローメータ11は、吸気ダクト3に設
けられて、吸入空気流量Qを検出するものである。クラ
ンク角センサ12は、基準クランク角信号と単位クランク
角信号とを出力するもので、基準クランク角信号の周期
等から機関回転数Nを算出可能である。空燃比センサ13
は、排気通路8に設けられて、排気中の酸素濃度より機
関吸入混合気の空燃比(リーン・リッチ)を検出するも
のである。
【0014】ここにおいて、コントロールユニット10に
内蔵のマイクロコンピュータは、図3〜図5に示すルー
チンを実行することにより、燃料噴射量Tiを定め、こ
のTiに相当するパルス幅の駆動パルス信号を機関回転
に同期した所定のタイミングで燃料噴射弁6に出力し
て、燃料噴射を行わせる。また、図6〜図7に示すルー
チンを実行することにより、燃料供給系の自己診断を行
う。
【0015】図3は燃料噴射量演算ルーチンであって、
クランク角センサ12の基準クランク角信号に同期して実
行される。ステップ1(図にはS1と記してある。以下
同様)では、エアフローメータ11からの信号に基づいて
検出される吸入空気流量Qと、クランク角センサ12から
の信号に基づいて算出される機関回転数Nとから、機関
に吸入される空気量に対応する基本燃料噴射量Tp=K
×Q/N(Kは定数)を演算する。この部分が基本燃料
噴射量演算手段に相当する。
【0016】ステップ2では、後述する図4のルーチン
により設定されている空燃比フィードバック補正係数α
(基準値は1)を読込む。ステップ3では、学習補正係
数記憶手段として、マイクロコンピュータのRAM内
に、機関運転状態(N,Tp)のエリア別に学習補正係
数KBLRCを記憶させたマップから、現在の機関運転
状態(N,Tp)のエリアに対応する学習補正係数KB
LRCを検索する。この部分が学習補正係数検索手段に
相当する。
【0017】学習補正係数KBLRCのマップについて
更に詳しく説明すれば、機関回転数Nを横軸、基本燃料
噴射量Tpを縦軸とする例えば8×8のマップであり、
このマップの学習前のデータは全て0となっている。ま
た、このマップを記憶させる書換え可能なRAMに対し
てはエンジンキースイッチのOFF後も記憶内容を保持
させるためバックアップ電源回路を接続してある。
【0018】ステップ4では、基本燃料噴射量Tpと空
燃比フィードバック補正係数αと学習補正係数KBLR
Cとから、次式に従って、燃料噴射量Tiを演算する。
この部分が燃料噴射量演算手段に相当する。 Ti=Tp×(α+KBLRC) ステップ5では、演算された燃料噴射量Tiを出力用レ
ジスタにセットする。これにより、機関回転に同期した
所定のタイミングでこのTiのパルス幅をもつ駆動パル
ス信号が燃料噴射弁6に出力されて、燃料噴射が行われ
る。
【0019】図4は空燃比フィードバック補正係数設定
ルーチンであって、所定時間毎に実行される。ステップ
11では、空燃比センサ13からの信号に基づいて空燃比の
リーン・リッチを判定する。空燃比がリーンの場合は、
ステップ12へ進んで前回リッチか否かを判定する。前回
リッチのときは、リッチ→リーンの反転時であるので、
ステップ13へ進んで空燃比フィードバック補正係数αを
前回値に対し所定の比例分P増大させる。そして、ステ
ップ14へ進んで、空燃比フィードバック補正係数αの平
均値の算出用データとして、このときの空燃比フィード
バック補正係数αをα1 として記憶保持した後、ステッ
プ15へ進んで、学習(図5の学習サブルーチン)を行
う。
【0020】空燃比がリーンの場合で、前回もリーンの
ときは、ステップ16へ進んで空燃比フィードバック補正
係数αを前回値に対し所定の積分分I増大させる。尚、
P>>Iである。空燃比がリッチの場合は、ステップ17
へ進んで前回リーンか否かを判定する。前回リーンのと
きは、リーン→リッチの反転時であるので、ステップ18
へ進んで空燃比フィードバック補正係数αを前回値に対
し所定の比例分P減少させる。そして、ステップ19へ進
んで、空燃比フィードバック補正係数αの平均値の算出
用データとして、このときの空燃比フィードバック補正
係数αをα2 として記憶保持した後、ステップ20へ進ん
で、学習(図5の学習サブルーチン)を行う。
【0021】空燃比がリッチの場合で、前回もリッチの
ときは、ステップ21へ進んで空燃比フィードバック補正
係数αを前回値に対し所定の積分分I減少させる。尚、
ステップ11,12,13,16,17,18,21の部分が空燃比フ
ィードバック補正係数設定手段に相当する。次に図5の
学習サブルーチンについて説明する。
【0022】ステップ31では、学習のための定常条件か
否かを判定する。ここで、定常条件とは、例えば、学習
用マップの機関運転状態のエリアが定まり、かつそのエ
リアで空燃比フィードバック補正係数αの増減方向が所
定回以上反転したこととする。定常条件の不成立時は学
習を行うことなく本サブルーチンを終了し、成立時にの
みステップ32以降へ進む。
【0023】ステップ32では、リッチ→リーンの反転時
の空燃比フィードバック補正係数の最新の記憶値α
1 と、リーン→リッチの反転時の空燃比フィードバック
補正係数の最新の記憶値α2 とから、空燃比フィードバ
ック補正係数の平均値αAVE =(α1 +α2 )/2を算
出する。ステップ33では、空燃比フィードバック補正係
数の平均値αAVE の基準値(1)からの偏差Δα=α
AVE −1を算出する。ステップ31〜33の部分が偏差算出
手段に相当する。
【0024】ステップ34では、次式のごとく、現在の機
関運転状態(N,Tp)のエリアに対応する学習補正係
数KBLRCに前記偏差Δαの所定割合G(Gは学習ゲ
インで、0<G<1)を加算して、新たな学習補正係数
KBLRCを設定する。 KBLRC=KBLRC+Δα×G ステップ35では、こうして設定された新たな学習補正係
数KBLRCを学習補正係数マップにおける現在の機関
運転状態(N,Tp)のエリアに書込んで、データを書
換える。ステップ34〜35の部分が学習補正係数更新手段
に相当する。
【0025】ステップ36では、学習済みフラグ記憶手段
として、マイクロコンピュータのRAM内に、学習補正
係数KBLRCと同じ機関運転状態(N,Tp)のエリ
ア別に学習済みフラグFの値(0又は1)を記憶させた
マップに対し、現在の機関運転状態(N,Tp)のエリ
アに対応する学習済みフラグFを1にセットして書込
む。
【0026】学習済みフラグFのマップについて更に詳
しく説明すれば、学習補正係数KBLRCのマップと同
じく、機関回転数Nを横軸、基本燃料噴射量Tpを縦軸
とする8×8マップであり、このマップの学習前のデー
タは全てリセット状態(F=0)となっている。また、
このマップデータもエンジンキースイッチのOFF後も
記憶保持される。
【0027】尚、フローチャート上では省略したが、空
燃比フィードバック制御停止条件においては、空燃比フ
ィードバック補正係数αを基準値又は前回値にクランプ
し、このときは学習を行わないことは言うまでもない。
図6は診断ルーチンであって、所定時間(例えば10ms)
毎に実行される。このルーチンが異常判定手段に相当す
る。
【0028】ステップ41では、学習済みフラグFのマッ
プにおいてそのフラグFの値が1であるエリアについ
て、学習補正係数KBLRCのマップから学習補正係数
KBLRCを全て読込む。すなわち、学習済みフラグF
がセットされているエリアの学習補正係数KBLRCを
全て読込むステップ42では、学習済みフラグFがセット
されているエリアの学習補正係数KBLRCに基づい
て、それらのエリア間段差を算出する。具体的には、学
習補正係数KBLRCの最大値と最小値との差、又は最
大値あるいは最小値と平均値との差などを算出する。
【0029】ステップ43では、算出されたエリア間段差
を所定のスライスレベルSLと比較し、エリア間段差が
所定のスライスレベルSLを超えている場合に、ステッ
プ44,45へ進む。ステップ44では、燃料供給系の異常有
り(NG)と判定して、これを記憶する。そして、ステ
ップ45では、警告灯を点灯する。
【0030】図7は実質的に機関停止時に実行されるル
ーチンである。このルーチンが学習済みフラグリセット
手段に相当する。ステップ51では、イグニッションスイ
ッチがOFFになったか否かを判定し、OFFの場合に
ステップ52へ進む。ステップ52では、NG判定をしたか
否かを判定し、NG判定した場合にステップ53へ進む。
【0031】ステップ53では、学習済みフラグFのマッ
プにおける学習済みフラグFのデータを全てクリア(リ
セット状態であるF=0)にする。従って、次の自己診
断は、異常有りと判定した後に、学習がなされて学習済
みフラグFが再びセットされたエリアの学習補正係数K
BLRCに基づいてなされ、1回目が誤診断があった場
合に再び誤診断が繰り返されるのが防止される。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、学
習補正係数のデータを失うことなく、診断精度を向上さ
せることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施例を示すシステム図
【図3】 燃料噴射量演算ルーチンのフローチャート
【図4】 空燃比フィードバック補正係数設定ルーチン
のフローチャート
【図5】 学習サブルーチンのフローチャート
【図6】 診断ルーチンのフローチャート
【図7】 機関停止時に実行されるルーチンのフローチ
ャート
【符号の説明】 1 機関 6 燃料噴射弁 10 コントロールユニット 11 エアフローメータ 12 クランク角センサ 13 空燃比センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−136535(JP,A) 特開 昭59−136536(JP,A) 特開 昭60−50246(JP,A) 特開 昭60−90944(JP,A) 特開 昭60−252133(JP,A) 特開 昭61−190137(JP,A) 特開 昭61−283745(JP,A) 特開 平1−190938(JP,A) 特開 平1−216046(JP,A) 特開 平4−47138(JP,A) 特開 平4−171237(JP,A) 特開 平4−171238(JP,A) 実開 平1−166245(JP,U) 実開 平2−72342(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/22 325 F02D 41/14 310 F02D 45/00 340 F02D 45/00 345

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関に吸入される空気量に応じた基本燃料
    噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、 空燃比センサにより検出される空燃比のリーン・リッチ
    に応じて空燃比フィードバック補正係数を増減して設定
    する空燃比フィードバック補正係数設定手段と、 機関運転状態のエリア毎に学習補正係数を記憶する書換
    え可能な学習補正係数記憶手段と、 この学習補正係数記憶手段から現在の機関運転状態のエ
    リアに対応する学習補正係数を検索する学習補正係数検
    索手段と、 前記基本燃料噴射量と前記空燃比フィードバック補正係
    数と前記学習補正係数とから燃料噴射弁による燃料噴射
    量を演算する燃料噴射量演算手段と、 定常条件において現在の空燃比フィードバック補正係数
    の平均値の基準値からの偏差を算出する偏差算出手段
    と、 現在の学習補正係数と前記偏差とに基づいて新たな学習
    補正係数を設定し、前記学習補正係数記憶手段における
    現在の機関運転状態のエリアに対応する学習補正係数の
    データを書換える学習補正係数更新手段と、 を備える内燃機関の燃料供給装置において、 学習補正係数が記憶されるエリア毎に前記学習補正係数
    更新手段による学習補正係数の書換えによってセットさ
    れる学習済みフラグを記憶する書換え可能な学習済みフ
    ラグ記憶手段と、 学習済みフラグがセットされているエリアの学習補正係
    数に基づいて燃料供給系の異常の有無を判定する異常判
    定手段と、 燃料供給系の異常有りと判定した後に学習済みフラグ記
    憶手段における学習済みフラグをリセットする学習済み
    フラグリセット手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置にお
    ける自己診断装置。
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JP2008255994A (ja) * 2008-07-22 2008-10-23 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
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