JPH01232141A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アイドル時のエンジン空燃比を所定目標空燃
比に制御するようにしたエンジンの空燃比制御装置に関
するものである。

（従来技術） 最近、特に自動車用のエンジンにおいて多用されるよう
になってきている電子制御方式によるエンジンのアイド
ル回転数制御装置は、例えば電子制御燃料噴射を前提と
する吸入空気量制御方式の場合、当該エンジンのスロッ
トル弁をバイパスするように吸入空気のバイパス通路を
形成するとともに、このバイパス通路にスロットル弁の
最小開度状態（アイドル状態）における吸入空気量を調
整する吸入空気量調整手段（アイドル回転数制御用電磁
絞り弁）を設け、ＲＰＭセンサ等のエンジン回転数検出
手段によって検出されたエンジンの実際の回転数と予め
設定された所定アイドル目標回転数との回転数の偏差量
に応じて当該吸入空気量調整手段を所定のフィードバッ
ク制御手段によってフィードバック制御することにより
上記所定のアイドル目標回転数で運転するように構成さ
れている。

そして、上記の場合、一般にマイクロプロセッサにより
構成されるエンジンコントロールユニットを使用して上
記アイドル回転数のフィードバック制御手段を構成し、
上記予め定められたアイドル目標回転数に対応さけて設
定した所定の基本制御量によって上記吸入空気量調整手
段を制御し当該所定の基本制御量によって得られるエン
ジンの実回転数が上記アイドル目標回転数と不一致の場
合には、そのときの回転偏差量並びに負荷量（エンジン
外部負荷）に応じて上記所定の基本制御量を補正（増減
）することによって上記エンジン実回転数を上記予め定
められたアイドル目標回転数に収束せしめる構成が採用
されている（例えば特開昭５６−４４４３１号公報参照
）。

ここで、該アイドル回転数制御時の上記補正量を含めた
最終的な制御量は次のようにして一般的　−に定められ
る。

最終制御量Ｇ＝Ｇｏ＋ΣＧＬ＋ＧＦＢ・・・（１）但し
、ＧＢ二基本制御量 ＧＬ：各種エンジン負荷に対応した負荷補正量 ＧＦＢ：回転偏差量に基くフィードバック補正量 ここで、上記基本制御ｌＧＢは一般にエンジンの無負荷
且つ無劣化時における当該エンジン固有の特性値を基礎
にしてエンジンの冷却水温値に対応して設定された基本
となる制御量である。また、エンジン負荷（例えばエア
コンＯＮ、）くワーステアリングＯＮ等）に対応した負
荷補正量ＧＬは、それぞれの負荷量に応じた負荷固有値
の総和として定められる制御量であり、負荷補正モード
における吸入空気量の画一的な増量値として作用する。

さらに、上記フィードバック補正ｆｆ１ＧＦ８は、上記
エンジン回転数検出手段によって検出された実際のエン
ジン回転数と上記予め設定されたアイドル目標回転数と
の偏差量に応じて当該運転状態の変化に応じて任意に定
まるクローズトループ制御時の補正量である。

すなわち、上記の吸入空気虫算出用の一般式（上述した
吸入空気量調整手段のソレノイドを駆動制御する制御信
号のデユーティ−比算出式となっている）から明らかな
ように、上記最終制御ｆｆ１Ｇは、エンジン固有の特性
値と冷却水温によって定められる上記基本制御量Ｇａを
中心とし、外部負荷量に対応した補正５１　Ｇ　Ｌと回
転数の偏差量に対応したフィードバック補正量ＧＦ８と
が各々加算されて決定されるようになっている。

ところで、一般にエンジンには、例えばアイドル回転数
調整手段が設けられていて、該アイドル回転数調整手段
により上述したアイドル目標回転数自体を任意に手動で
調整することができるようになっており、該調整は結局
上記吸入空気量算出式（１）の基本制御量Ｇａを可変す
ることによってなされる。

一方、上記システムに於けるアイドル運転時の空燃比は
、電子燃料噴射制御装置側の空燃比制御システムにおい
て、例えばエアフローセンサ等の出力値とエンジン回転
数とに基いて先ず基本燃料噴射量を決定する一方、さら
に０．センサ等の空燃比検出手段を用いて実際のエンジ
ン空燃比を検出し、該検出値と設定された目標空燃比と
の偏差に応じて上記基本燃料噴射量をフィートノ＜・ツ
ク補正することによって常に上記設定空燃比（一般には
理論空燃比近傍の値）に維持するようなシステムが採用
されている。

従って、該空燃比のコントロールシステムに於ける最終
燃料噴射量Ｔ　ｏの算出式は、次のようになる。

Ｔｏ＝Ｔｐ・ａ　・（１＋ＫＴｗ＋ＫＡｓ＋に、ｕ＋　
Ｋ　ＭＲ）　　　　　　　・・・・・（２）但し、 Ｔｐ　：基本燃料噴射量 α　　；０２出力に基く空燃比フィードバック補正係数 Ｋｒｗ：水温補正係数 ＫＡＳ：始動時補正係数 ＫＡＩニアイドリング後増量補正係数 ＫＭＲ：空燃比（混合比）補正係数 ところで、このような燃料噴射量の制御における上記フ
ィードバック制御では、該フィードバックループの制御
ゲインが大きい程０．センサ出力に対する応答性を向上
させることができるが、他方糸りに大きすぎると補正量
の変動幅が大きくなってハンチング状態を呈し制御自体
の安定性を害する欠点がある。

また、上記基本燃料噴射ｍは、結局吸気充填量によって
決定されることになるが、該吸気充填量は、エンジンの
経年変化による特性差によっても左右され、変動する欠
点がある。

そこで、最近ではこのような欠点を解消するために、エ
ンジンがグリーン時より一定時間以上運転されているこ
とを条件として、所定のエンジン運転期間ごとに燃料供
給量の平均値を演算更新して行き、該最新の演算、値（
更新値）を上記フィードバック制御に反映させることに
よって制御量そのものの値を変動幅を平滑した適切な大
きさの値にすることによって応答性の確保と制御系の安
定とを図り、かつ当該運転時のエンジン特性に合致した
制御量に設定する所謂「学習補正制御」が組合されるこ
とが多くなっている（例えば特公昭６２−５９２２０号
公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来技術のようにアイドル運転時におけ
る空燃比の制御に学習補正制御を採用したとしたとして
も本来上記学習補正制御は、誤学習に伴う空燃比のずれ
を防止するため所定の学習実行条件、例えばエンジン温
度が所定値以上、規定学習回数等の条件が充足されない
と学習値が確立されないようになっている。従って、新
車時のように未だ学習状態の進行が充分でなく、初期学
習値ら確立していないような場合には、制御量が不足し
て応答性に欠けたものとなる問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたものであって、当該問題を解決するために、エンジ
ン回転数検出手段と、該エンジン回転数検出手段によっ
て検出されたアイドル運転時のエンジン回転数を所定の
アイドル目標回転数と比較し、その偏差に応じて吸入空
気量を可変制御することによりアイドル目標回転数に制
御するアイドル回転数制御手段と、エンジンの実空燃比
を検出する空燃比検出手段によって検出されたエンジン
の実空燃比を所定の目標空燃比と比較し、その偏差に応
じた空燃比のフィードバック補正係数を演算する空燃比
フィードバック補正係数演算手段と、学習条件が成立し
たときに上記空燃比フィードバック補正係数演算手段に
よって演算された空燃比のフィードバック補正係数を基
にして空燃比の学習補正係数を演算する空燃比学習補正
係数演算手段と、上記空燃比フィードバック補正係数演
算手段によって演算された空燃比フィードバック補正係
数と上記空燃比学習補正係数演算手段によって演算され
た空燃比の学習補正係数とに基いて上記エンジンの実空
燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比フィ
ードバック制御手段と、上記エンジンのアイドル回転数
を任意の回転数に調整設定するアイドル回転数調整手段
とを備えてなるエンジンにおいて、上記アイドル回転数
調整手段によるアイドル回転数の調整時には上記アイド
ル回転数制御手段の回転数制御動作を停止するアイドル
回転数制御動作停止手段と、上記アイドル回転数調整手
段によるアイドル回転数の調整時には上記空燃比学習補
正係数演算手段の演算速度を通常時の設定速度よりも早
くする演算速度可変手段とを設けてなるものである。

（作　用） 上記本発明の問題解決手段によると、先ずアイドル回転
数制御手段により、アイドル運転時においてはエンジン
の実回転数を所定のアイドル目標回転数と比較し、その
回転偏差に応じてエンジンへの吸入空気量を可変制御す
ることによりアイドル目標回転数で運転するようになっ
ている。

また、当該アンドル運転時において、上記空燃比フィー
ドバック制御手段によってエンジンの実空燃比を上記ア
イドル回転数制御手段によって可変制御されろ吸入空気
量に応じて燃料噴射量を可変することにより所定の目標
空燃比に制御するようになっている。

従って、上記アイドル運転時のアイドル回転数は上記ア
イドル回転数制御手段による吸入空気量のコントロール
によって設定目標回転数に維持される一方、該アイドル
運転時の空燃比は、上記吸入空気量の変動とエンジン特
性の変動とに応じたエンジン実空燃比の変動を上記空燃
比検出手段により検出して所定の目標空燃比と比較し、
その偏差に応じて燃料噴射量をフィードバック及び学習
補正制御することによって当該所定目標空燃比に維持さ
れる。

そして、上記アイドル目標回転数自体が変更されるアイ
ドル回転数調整手段によるアイドル回転数の調整時には
アイドル回転数制御停止手段によってアイドル回転数の
フィードバック制御が停止されるとともに上記学習補正
係数演算手段の演算速度が速められる。その結果、初期
学凹値が可及的早期に確立される。

（実施例） 先ず、第２図および第３図は、本発明を自動車用ガソリ
ンエンジンに実施した場合における同エンジンの空燃比
制御装置を示すものであり、第２図は上記実施例装置の
制御システムの概略図、第３図は同制御システムにおけ
るエンジンコントロールユニットの空燃比制御動作を示
すフローチャートである。

先ず、最初に第２図および第３図を参照して本発明実施
例の上記制御システムの概略を説明し、その後要部の制
御の説明に入る。

第２図において、先ず符号ｌはエンジン本体であり、吸
入空気はエアクリーナ３０を介して外部より吸入され、
その後、エアフローメータ２、スロットルチャンバ３を
経て各シリンダに供給される。また燃料は燃料ポンプ１
３により燃料タンク１２からエンジン側に供給されてフ
ューエルインジェクタ５により噴射されるようになって
いる。

そして、走行時における上記シリンダへの吸入空気の量
は、上記スロットルチャンバ３内に設けられているスロ
ットル弁６によって制御される。スロットル弁６は、ア
クセルペダルに連動して操作され、アイドル運転状態で
は、最小開度状態に維持される。

上記スロットルチャンバ３には、上記スロットル弁６を
バイパスしてバイパス吸気通路７が設けられており、該
バイパス吸気通路７にアイドル時のエンジン回転数制御
のための吸入空気ｆｉｎ整手投手段る電流制御型電磁弁
（ＩＳＯパルプ）８か設けられている。従って、アイド
ル運転状態では、上記エアフローメータ２を経た吸入空
気は、上記バイパス吸気通路７を介して各シリンダに供
給されることになり、その供給量は上記電磁弁８によっ
て調節される。この電磁弁８は、エンジンコントロール
ユニット（以下、Ｅ’ＣＵと略称する）９より供給され
る制御信号のデユーティ比Ｇによってその開閉状態が制
御される。

また、符号■０は、３元触媒コンバータ１１を備えた排
気管を示している。そして、該排気管ＩＯには、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出するためのＯ，センサー２１が設
けられている。さらに上記エンジン本体ｌのシリンダブ
ロック部には、またノックセンサー１９が設けられてい
る。

一方、符号１４は、上記エンジン本体ｌのシリンダヘッ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１４
にはディストリビュータ１７、イブナイタ１８を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、この点
火電圧の印加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣ
Ｕ９より上記イグナイタ１８に供給される点火時期制御
信号Ｉｇｃによってコントロールされる。さらに、符号
２０はブースト圧センサ２０であり、エンジン負荷に対
応したエンジンブースト圧Ｂを検出して上記ＥＣＵ９に
入力する。また、ｌ５−ＳＷは、上記アイドル運転時に
おけるアイドル回転数の調整時にＯＮになるアイドル調
整スイッチであり、そのＯＮ信号はＥＣＵ９に人力され
る。

上記ＥＣＵ９は、例えばマイクロプロセッサ（ＣｒｌＵ
）を中心とし、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）およびイ
ンターフェース（Ｉｌｏ）回路を備えて構成されている
。そして、このＥＣＵ９の上記インターフェース回路に
は例えば図示しないスタータスイッチからのエンジン始
動信号（ＥＣＵトリガー）、エンジン回転数センサ１５
からのエンジン回転数検出信号ＮＥ、サーミスタ１６に
より検出されたエンジン本体１の冷却水温度の検出信号
１ｗ１０．センサ（排気センサ）１９によって検出され
た酸素濃度検出信号Ｖｏ、エアフローメータによって検
出された吸入空気ｆｆ１Ｑ等の各種の検出信号が各々入
力される。そして、該ＥＣＵ９は、低負荷・低回転領域
では上記エンジンの実空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（１４
，７）を中心とした所定目標空燃比の範囲（ウィンドウ
）内に収束するように、当該エンジンの排気系に設けら
れた上記０．センサ１９の酸素濃度検出信号Ｖｏに基づ
いて排気ガス中の酸素濃度のリッチ状態（過濃度）また
はリーン状態（希薄度）を判定し、当該判定値に応じて
上記フューエルインジェクタ５からの燃料供給量を高精
度にフィードバック制御するように構成されている。

また、一方上記エンジンの運転状態が所定の高負荷・高
回転領域にあるときには、上記フィードバック制御を停
止して上記理論空燃比よりもリッチな空燃比にオープン
ループ制御するようになっている。

次に、上記エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９
による空燃比の制御動作について第３図のフローチャー
トを参照して詳細に説明する。

先ずイグニッションキースイッチＩ　Ｇ　−Ｓ　ＷのＯ
Ｎ等によって上記ＥＣＵ９がトリガーされると、それに
よって制御動作が開始される。

そして、先ずステップＳＩで、上記アイドル接点ｒＤ−
ＳＷのＯＮを条件として現在のエンジン運転状態がアイ
ドル運転領域であるか否かを判定する。その結果、ＹＥ
Ｓ判定（アイドル運転領域）の場合には、さらにステッ
プＳ、に進んでアイドル回転数調整スイッチｔ　ｓ　−
ｓｗがＯＦＦであり、且つ初期学習が終了しているか否
か、を判定する。

その結果、ＹＥＳの場合、すなわちアイドル回転数の調
整状態ではなく、しかも初期学習が終了していて一応ア
イドル・フィードバック制御を行うに十分な制御値がメ
モリされている場合には、次にステップＳ３に進み、先
ず当該運転時に於ける実空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。

この場合、該実空燃比（Ａ／Ｆ）の検出には、上記Ｏ，
センサ２１の検出出力が使用される。

次に、ステップＳ４では、上記検出された実際の空燃比
（Ａ／Ｆ）に基いて当該空燃比Ａ／Ｆを設定目標空燃比
に一致させるための偏差量に応じた空燃比補正係数αを
空燃比補正マツプよりルックアップし、該ルックアップ
値αに基いて空燃比の制御を行う。

そして、続いてステップＳ、に進み、上記ステップＳ４
による空燃比制御の結果、エンジン回転状態が安定した
か否かを判定する。その結果、ＹＥＳと判定されエンジ
ン回転（運転）状態が安定している場合には、上記空燃
比補正係数αが適正な制御値として機能するものである
と認められるから、次にステップＳ６に進んで当該補正
係数値αをそのまま学習補正係数にαＬとして設定メモ
リした上記上でステップＳ７に進む。そして、該ステッ
プＳ７で最終的に上述した（２）式に当該学習補正項に
αＬを加えた演算式で燃料噴射量の演算を行ない、該演
算値に基いて空燃比のフィードバック制御を行う。

一方、上記ステップＳ、でＮＯと判定された場合、すな
わちアイドル回転数調整スイッチ【Ｓ・ＳＷがＯＮで未
だアイドル・フィードバック制御領域に於ける初期学習
値が確立していない場合には、先ずステップＳ８の方に
移って上記ステップＳ３の場合と同様にエンジンの実空
燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、その上でステップＳ、に進む
。

ステップＳ。では、上記のように学習未完了であること
を前提として、可及的早期に学習を完了させることを目
的として当該空燃比のフィードパ、ツク制御時における
空燃比フィードバック補正係数にαの制御幅を第４図（
ｂ）に示すようにアイドル回転数調整スイッチＩ　Ｓ　
−Ｓ　ＷがＯＦＦの場合に比べてΔＩだけ大きくすると
と乙に制御周期ｔをΔｔだけ速くする。この結果、通常
の運転状態の場合よりも学習値の確立が早期化される。

そして、更にステップＳ、。に進み、上記ステップＳ９
の制御の下でエンジンの回転状態が安定したか否かを判
定し、ＹＥＳとなるとステップＳ　Ｉ＋に進み上記ステ
ップＳ９に於ける制御値を初期学習補正係数にαＯＬと
して設定する。そして、その上で読値にαＯＬに基いて
上述の燃料噴射量演算式（２）に加えられる学習補正項
にαＬを設定し、ステップＳ７の最終燃料噴射量の演算
を行う。

従って、以上の実施例の構成によると、本来アイドル回
転数のフィードバック制御が行われないアイドルアジャ
スト時に学習制御の初期値を求めることができるので吸
気量補正の影響を受けることがなく、それだけ精度の高
い学習値を得ることができるようになる。尚、本実施例
では、フィードバック制御ゲインを変更するものを開示
したが、学習値を演算するための学習実行条件（本実施
例においては、エンジン回転が安定したかどうかの判断
に相当する）を解除しても良い。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、エンジン回転数検出
手段と、該エンジン回転数検出手段によって検出された
アイドル運転時のエンジン回転数を所定のアイドル目標
回転数と比較し、その偏差に応じて吸入空気量を可変制
御することによりアイドル目標回転数に制御するアイド
ル回転数制御手段と、エンジンの実空燃比を検出する空
燃比検出手段によって検出されたエンジンの実空燃比を
所定の目標空燃比と比較し、その偏差に応じた空燃比の
フィードバック補正係数を演算する空燃比フィードバッ
ク補正係数演算手段と、学習条件が成立したときに上記
空燃比フィードバック補正係数演算手段によって演算さ
れた空燃比のフィードバック補正係数を基にして空燃比
の学習補正係数を演算する空燃比学習補正係数演算手段
と、上記空燃比フィードバック補正係数演算手段によっ
て演算された空燃比フィードバック補正係数と上記空燃
比学習補正係数演算手段によって演算された空燃比の学
習補正係数とに基いて上記エンジンの実空燃比を目標空
燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制
御手段と、上記エンジンのアイドル回転数を任意の回転
数に調整設定するアイドル回転数調整手段とを備えてな
るエンジンにおいて、上記アイドル回転数調整手段によ
るアイドル回転数の調整時には上記アイドル回転数制御
手段の回転数制御動作を停止するアイドル回転数制御動
作停止手段と、上記アイドル回転数調整手段によるアイ
ドル回転数の調整時には上記空燃比学習補正係数演算手
段の演算速度を通常時の設定速度よりも早くする演算速
度可変手段とを設けたことを特徴とするものである。

すなわ、ち、該本発明の構成によると、先ずアイドル回
転数制御手段により、アイドル運転時においてはエンジ
ンの実回転数を所定のアイドル目標回転数と比較し、そ
の回転偏差に応じてエンジンへの吸入空気量を可変制御
することによりアイドル目標回転数で運転するようにな
っている。

また、当該アイドル運転時において、上記空燃比フィー
ドバック制御手段によってエンジンの実空燃比を上記ア
イドル回転数制御手段によって可変制御される吸入空気
量に応じて燃料噴射量を可変することにより所定の目標
空燃比に制御するようになっている。

従って、上記アイドル運転時のアイドル回転数は上記ア
イドル回転数制御手段による吸入空気量のコントロール
によって設定目標回転数に維持される一方、該アイドル
運転時の空燃比は、上記吸大空気ｍの変動とエンジン特
性の変動とに応じたエンジン実空燃比の変動を上記空燃
比検出手段により検出して所定の目標空燃比と比較し、
その偏差に応じて燃料噴射量をフィードバック及び学習
補正制御することによって当該所定目標空燃比に維持さ
れる。

そして、上記アイドル目標回転数自体が変更されるアイ
ドル回転数調整手段によるアイドル回転数の調整時には
アイ゛ドル回転数制御停止手段によってアイドル回転数
のフィードバック制御が停止されろとともに上記学習補
正係数演算手段の演算速度が速められる。その結果、初
期学習値が可及的早期に確立される。

従って、上記本発明の構成によると、本来アイドル回転
数のフィードバック制御が行われないアイドルアジャス
ト時に学習制御の初期値を求めることができるので、そ
れだけ精度の高い学習値を得ることができるようになる
。また、その結果、新車時のように学習値が確立されて
いないような場合にも、自動的に制御量が増大されて空
燃比制御の応答性が向上仕しめられるとともに安定した
制御動作を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係るエンジンの空燃比制御装置全体の概略構
成を示すシステム系統図、第３図は、同装置の制御動作
を示すフローチャート、第４図は、同制御動作の特徴を
示したタイムチャートである。 １・・・・・エンジン本体 ２・・・・・エアフローメータ ５・・・・・フューエルインジェクタ ９・・・・・エンジンコントロールユニット１５・・・
・エンジン回転数センサ １９・・・・Ｏ，センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジン回転数検出手段と、該エンジン回転数検出
   手段によって検出されたアイドル運転時のエンジン回転
   数を所定のアイドル目標回転数と比較し、その偏差に応
   じて吸入空気量を可変制御することによりアイドル目標
   回転数に制御するアイドル回転数制御手段と、エンジン
   の実空燃比を検出する空燃比検出手段によって検出され
   たエンジンの実空燃比を所定の目標空燃比と比較し、そ
   の偏差に応じた空燃比のフィードバック補正係数を演算
   する空燃比フィードバック補正係数演算手段と、学習条
   件が成立したときに上記空燃比フィードバック補正係数
   演算手段によって演算された空燃比のフィードバック補
   正係数を基にして空燃比の学習補正係数を演算する空燃
   比学習補正係数演算手段と、上記空燃比フィードバック
   補正係数演算手段によって演算された空燃比フィードバ
   ック補正係数と上記空燃比学習補正係数演算手段によっ
   て演算された空燃比の学習補正係数とに基いて上記エン
   ジンの実空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する
   空燃比フィードバック制御手段と、上記エンジンのアイ
   ドル回転数を任意の回転数に調整設定するアイドル回転
   数調整手段とを備えてなるエンジンにおいて、上記アイ
   ドル回転数調整手段によるアイドル回転数の調整時には
   上記アイドル回転数制御手段の回転数制御動作を停止す
   るアイドル回転数制御動作停止手段と、上記アイドル回
   転数調整手段によるアイドル回転数の調整時には上記空
   燃比学習補正係数演算手段の演算速度を通常時の設定速
   度よりも早くする演算速度可変手段とを設けたことを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。