JP3170046B2 - 内燃機関の空燃比学習方法 - Google Patents

内燃機関の空燃比学習方法

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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、主として自動車用の内
燃機関の空燃比学習方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の内燃機関の空燃比制御方
法としては、例えば特開昭60−13939号公報に記
載の内燃機関の空燃比制御方法のように、過渡時にあっ
ては酸素センサからの信号に基づいて運転中の空燃比を
理論空燃比近傍になるようにフィードバック制御を行う
とともに、定常時にあっては理論空燃比より薄い混合気
を燃焼させて空燃比がリーンバーン領域となるように制
御するいわゆる希薄燃焼方式のものが知られている。こ
のようなフィードバック制御を行う内燃機関では、より
良い状態で運転するために、経時変化や使用環境条件に
対応してフィードバック制御時の各運転領域で補正パラ
メータを記憶しておき、次回の内燃機関の運転時にすぐ
に最適なフィードバック制御が開始できるようにする学
習制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な構成においては、リーンバーン領域での制御は、フィ
ードバック制御時とは異なり、オープンループ制御を行
っており、したがって、運転状態に若干の相違があって
もその相違に応じて制御を詳細に制御することはでき
ず、燃費を悪化させたりNOxの排出量を増加させるこ
とがあった。
【0004】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る内燃機関の空燃比学習方法
は、燃料噴射弁を備える内燃機関において、空燃比を理
論空燃比とする理論空燃比運転領域のための理論空燃比
用基本噴射量と、空燃比を目標空燃比とするリーンバー
ン運転領域のためのリーンバーン用基本噴射量とを有
し、理論空燃比運転領域では理論空燃比用基本噴射量を
用いて計算した噴射量で燃料噴射弁を制御するととも
に、リーンバーン運転領域では理論空燃比用基本噴射量
をリーンバーン領域用補正係数(FLAF)で補正して
得られるリーンバーン用基本噴射量を用いて計算した噴
射量で燃料制御弁を制御するものであって、理論空燃比
と目標空燃比との比率により目標補正係数(FLAF
T)を設定し、理論空燃比用基本噴射量とリーンバーン
運転領域で運転した際の実際のリーンバーン用基本噴射
量との比によりリーンバーン領域用補正係数(FLA
F)を計算し、目標補正係数(FLAFT)とリーンバ
ーン領域用補正係数(FLAF)との差(FLAFD
I)を演算し、その差(FLAFDI)に基づいてリー
ンバーン領域用補正係数(FLAF)を学習することを
特徴とする。
【0006】
【作用】このような構成のものであれば、リーンバーン
領域用補正係数(FLAF)と目標補正係数(FLAF
T)との間に差がある場合には必ず、その差(FLAF
DI)に基づいてリーンバーン領域用補正係数(FLA
F)が学習されるものである。そして、リーンバーン運
転領域における目標空燃比に対する燃料噴射量は、リー
ンバーン用基本噴射量を学習されたリーンバーン領域用
補正係数(FLAF)で補正して設定されることにな
る。したがって、リーンバーン運転領域において精密な
燃料噴射量の補正が可能となり、燃費の悪化を防止で
き、エミッション及び出力を最も効率のよい状態に保持
することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。
【0008】図1に概略的に示したエンジン100は自
動車用のもので、その吸気系1には図示しないアクセル
ペダルに応動して開閉するスロットルバルブ2が配設さ
れ、その下流側にはサージタンク3が設けられている。
サージタンク3に連通する吸気系1の吸気マニホルド4
の一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁5が設けてあ
り、この燃料噴射弁5を、電子制御装置6により制御す
るようにしている。また排気系20には、排気ガス中の
酸素濃度を測定するためのリーンセンサ21が、図示し
ないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒22
の上流の位置に取り付けられている。このリーンセンサ
21は、通常のO2 センサとほぼ同様の構造を有してお
り、大気側電極と排気側電極との間に一定電圧を印加す
ることによって、理論空燃比運転領域におけるフィード
バック制御時の理論空燃比の場合からリーンバーン運転
領域における空燃比の場合に亘って、排気ガス中の酸素
濃度に応じた電流を出力するものである。
【0009】電子制御装置6は、中央演算処理装置7
と、記憶装置8と、入力インターフェース9と、出力イ
ンターフェース11とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース9には、サージタンク3内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ13からの吸気圧信号a、エンジン
回転数NEを検出するための回転数センサ14からの回
転数信号b、車速を検出するための車速センサ15から
の車速信号c、スロットルバルブ2の開閉状態を検出す
るためのアイドルスイッチ16からのLL信号d、エン
ジンの冷却水温を検出するための水温センサ17からの
水温信号e、上記したリーンセンサ21からの電流信号
hなどが入力される。一方、出力インターフェース11
からは、燃料噴射弁5に対して燃料噴射信号fが、また
スパークプラグ18に対してイグニッションパルスgが
出力されるようになっている。
【0010】電子制御装置6には、吸気圧センサ13か
ら出力される吸気圧信号aと回転数センサ14から出力
される回転数信号bと水温センサ17から出力される水
温信号eを主な情報とし、エンジン状況に応じて、理論
空燃比運転領域では理論空燃比で通常のフィードバック
制御を行うとともに、定常状態にあってはリーンバーン
運転領域にて制御するように、基本的には、各種の補正
係数で理論空燃比用基本噴射量すなわち理論空燃比噴射
時間あるいはリーンバーン用基本噴射量すなわちリーン
バーン用基本噴射時間を補正して燃料噴射弁開成時間す
なわちインジェクタ最終通電時間Tを決定し、その決定
された通電時間により燃料噴射弁5を制御して、エンジ
ン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁5から吸気系1に噴
射させるためのプログラムが内蔵してある。このプログ
ラムにおいては、空燃比を理論空燃比Xとする理論空燃
比運転領域のための理論空燃比用基本噴射量と、空燃比
を目標空燃比Xとするリーンバーン運転領域のためのリ
ーンバーン用基本噴射量とを有し、理論空燃比運転領域
では理論空燃比用基本噴射量を用いて計算した噴射量で
燃料噴射弁5を制御するとともに、リーンバーン運転領
域では理論空燃比用基本噴射量をリーンバーン領域用補
正係数(FLAF)で補正して得られるリーンバーン用
基本噴射量TP(X)を用いて計算した噴射量で燃料制
御弁を制御するものであって、理論空燃比と目標空燃比
Xとの比率により目標補正係数(FLAFT)を設定
し、理論空燃比用基本噴射量とリーンバーン運転領域で
運転した際の実際のリーンバーン用基本噴射量との比に
よりリーンバーン領域用補正係数(FLAF)を計算
し、目標補正係数(FLAFT)とリーンバーン領域用
補正係数(FLAF)との差(FLAFDI)を演算
し、その差(FLAFDI)に基づいてリーンバーン領
域用補正係数(FLAF)を学習するようにプログラミ
ングされているものである。なお、理論空燃比運転領域
におけるフィードバック制御による運転からリーンバー
運転領域での運転への移行方法については、当該分野
で公知の方法を広く利用することができ、移行時期の判
定は、エンジン回転数、負荷の大小、及び冷却水温等に
より行えばよい。
【0011】この空燃比学習プログラムの概要は図2に
示すようなものである。ただし、種々の補正係数を考慮
して有効噴射時間TAUを算出し、その後インジェクタ
最終通電時間Tを演算する基本的な燃料噴射時間演算の
プログラム及びフィードバック制御時における空燃比学
習制御それ自体は、従来知られているものを利用できる
ので図示及び説明を省略する。
【0012】まず、ステップ51では、目標空燃比Xに
てリーンバーン運転領域において制御する場合の、その
目標空燃比Xとするために補正する燃料量を決定するた
めのリーンバーン領域用補正係数FLAFを計算する。
すなわち、リーンバーン運転領域での制御に移行する前
理論空燃比運転領域でのフィードバック制御における
理論空燃比用基本噴射量を基にして、リーンバーン領域
補正係数FLAFは計算される。ステップ52では、
計算されたリーンバーン領域用補正係数FLAFと、目
標空燃比における燃料噴射量を演算する際の目標補正係
数FLAFTとの差FLAFDIを下式(1)により演
算する。 FLAFDI=FLAF−FLAFT+1.0 ………(1)
【0013】ステップ53では、上記の式(1)にて算
出された差FLAFDIが予め設定された第2学習更新
レベルKFAFDI2未満か否かを判定し、未満であれ
ばステップ54に移行し、以上の場合はステップ61に
進む。ステップ54では、第iゾーンの学習値KGiを
下式(2)により算出するもので、その時点の学習値K
Giから所定の学習幅値KDMI2を減算し、得られた
値を更新した学習値KGiとし、サブルーチンに戻る。
学習幅値KDMI2としては、例えば0.002とすれ
ばよい。なお、学習ゾーンは、フィードバック制御時の
それと同様であってよい。 KGi=KGi−KDMI2 ………(2)
【0014】ステップ61では、算出された差FLAF
DIが予め設定された第1学習更新レベルKFAFDI
1を超えているか否かを判定し、超えていればステップ
62に移行し、以下の場合はサブルーチンに戻る。ステ
ップ62では、その時点の学習値KGiに学習幅値KD
MI2を加算し、得られた値を更新した学習値KGiと
し、サブルーチンに戻る。ステップ62における計算式
を下記に示す。 KGi=KGi+KDMI2 ………(3)
【0015】上記のような構成において、リーンバーン
運転領域での燃料噴射量は、フィードバック制御時の理
論空燃比における燃料噴射量を基本としている。すなわ
ち、例えば理論空燃比が14.6の場合の基本噴射時間
理論空燃比用基本噴射時間TP(14.6)とする
と、リーンバーン運転領域での目標空燃比Xに対する
ーンバーン領域用基本噴射時間TP(X)は、 TP(X)=TP(14.6)*FLAF ………(4) である。この場合の、目標補正係数FLAFTは、1
4.6/Xである。また、上記式(4)より、リーンバ
ーン運転領域での目標空燃比Xとなるように燃料の噴射
量を補正するためのリーンバーン領域用補正係数FLA
Fは、この時の実際のリーンバーン領域用基本噴射時間
をTP(X)’とすると、 FLAF=TP(X)’/TP(14.6) ………(4)’と なる。
【0016】したがって、基本となる理論空燃比用基本
噴射時間TP(14.6)に、公差あるいは計算に使用
したA/F学習補正係数KGのマップなどにより理論空
燃比とするのに必要な噴射時間に比べて差が生じている
と、目標空燃比Xのリーンバーン領域用基本噴射時間T
P(X)にもその差が生じてしまう。つまり、前記差が
y%であるとすると、フィードバック制御における実際
の燃料噴射量である理論空燃比用基本噴射時間TP(1
4.6)は、TP(14.6)*(1+y/100)と
なり、その際の目標空燃比Xのリーンバーン領域用基本
噴射時間TP(X)diffは、 TP(X)diff=TP(14.6)*(1+y/100)*14.6/X ………(5) となり、同様にy%の差を生じてしまう。これをリーン
バーン領域用補正係数FLAFで考えると、(4)’及
び(5)式から明らかなように、 FLAF=TP(X)diff/TP(14.6) =(1+y/100)*14.6/X ………(6) となる。
【0017】以上において、ステップ51で、リーンバ
ーン領域用補正係数FLAFを、リーンバーン運転領域
での制御に移行する前のフィードバック制御における燃
料噴射量を基にして計算し、そのリーンバーン領域用
正係数FLAFで燃料噴射量を補正すると、目標補正係
数FLAFTにより補正した場合の燃料噴射量とは差を
生じてしまうが、この差はリーンバーン運転領域での制
御において初めて生ずるものではない。つまりフィード
バック制御時において既に発生しているもので、この差
は、式(6)から明らかなように、リーンバーン領域用
補正係数FLAFと目標補正係数FLAFTの間の差と
見なすことができる。したがって、ステップ52におい
て検出された差FLAFDIの値により、ステップ53
〜54及びステップ61〜62により学習し、その結果
得られた第iゾーンの学習値KGiを下式(7)に代入
して、リーンバーン運転領域における燃料噴射量を詳細
に制御するものである。ただし、ステップ52で算出さ
れた差FLAFDIが、第2学習更新レベルKFAFD
I2以上で、かつ第1学習更新レベルKFAFDI1以
下の場合は、制御はステップ53→ステップ61と進ん
だ後サブルーチンに戻り、第iゾーンの学習値KGiは
更新されない。
【0018】 TAU=TP*KGi*FLAF*FAF ………(7) ただし、TAUは有効噴射時間、FAFはフィードバッ
ク補正係数である。
【0019】このように、リーンバーン領域での運転時
にあっても、フィードバック制御時と同様に学習値KG
iの更新(学習)ができるので、これを燃料噴射量に反
映させることにより、詳細な噴射量の制御が可能とな
り、燃費の悪化を防止することができる。
【0020】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。
【0021】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、リー
ンバーン運転領域での運転あっても、通常の理論空燃比
による理論空燃比運転領域でのフィードバック制御時と
同様に、リーンバーン用基本噴射量のためのリーンバー
ン領域用補正係数を学習するので、燃費の悪化を防止で
き、エミッション及び出力を最も効率のよい状態に保持
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図2】同実施例の制御手順を示すフローチャート図。
【符号の説明】
6…電子制御装置 7…中央演算処理装置 8…記憶装置 9…入力インターフェース 11…出力インターフェース 21…リーンセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料噴射弁を備える内燃機関において、空
    燃比を理論空燃比とする理論空燃比運転領域のための理
    論空燃比用基本噴射量と、空燃比を目標空燃比とするリ
    ーンバーン運転領域のためのリーンバーン用基本噴射量
    とを有し、理論空燃比運転領域では理論空燃比用基本噴
    射量を用いて計算した噴射量で燃料噴射弁を制御すると
    ともに、リーンバーン運転領域では理論空燃比用基本噴
    射量をリーンバーン領域用補正係数(FLAF)で補正
    して得られるリーンバーン用基本噴射量を用いて計算し
    た噴射量で燃料制御弁を制御するものであって、理論空
    燃比と目標空燃比との比率により目標補正係数(FLA
    FT)を設定し、理論空燃比用基本噴射量とリーンバー
    ン運転領域で運転した際の実際のリーンバーン用基本噴
    射量との比によりリーンバーン領域用補正係数(FLA
    F)を計算し、目標補正係数(FLAFT)とリーンバ
    ーン領域用補正係数(FLAF)との差(FLAFD
    I)を演算し、その差(FLAFDI)に基づいてリー
    ンバーン領域用補正係数(FLAF)を学習することを
    特徴とする内燃機関の空燃比学習方法。
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