JPH01273847A - 内燃機関の空燃比学習制御装置 - 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、内燃機関の空燃比フィー・ドパツク制御系の
学習制御装置に関する。

〈従来の技術〉 電子制御燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁は、機関
の回転に同期して与えられる駆動パルス信号によって開
弁じ、その量弁期間中、所定圧力の燃料を噴射すること
になっている。従って燃料噴射量は駆動パルス信号のパ
ルス１１により制御され、このパルス［１１をＴｉとし
て燃料噴射量に相当する制御信号とすれば、目標空燃比
である理論空燃比を得るために、１゛ｉは次式によって
定められる。

Ｔ　ｉ　＝Ｔｐ　’　Ｃ０ＥＦ　−ｒｘ＋Ｔｓ但し、Ｔ
ｐは基本噴射量に相当する基本パルス中で便宜上基本噴
射量と呼ぶ。Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎで、Ｋは定数、Ｑは機関
吸入空気流量、Ｎは機関回転速度である。Ｃ０ＥＦは水
温補正等の各種補正係数、αは後述する空燃比のフィー
ドバック制御（λコントロール）のための空燃比フィー
ドバック補正係数、Ｔｓは電圧補正分で、バッテリ電圧
の変動による燃料噴射弁の噴射流量変化を補正するため
のものである。

λコントロールについては、排気系に０２センサを設け
て実際の空燃比を検出し、空燃比が理論空燃比より濃い
か薄いかをスライスレベルにより制御するわけであり、
このため、前記の空燃比フィードバック補正係数αとい
うものを定めて、このαを変化させることにより理論空
燃比に保っている。ここで、空燃比フィードバック補正
係数αの値は比例積分（ｐｉ）制御により変化させ、安
定した制御としている。

すなわち、０２センサの出力電圧とスライスレベル電圧
とを比較し、スライスレベルよりも高い場合、低い場合
に、空燃比を急に濃くしたり、薄くしたりすることなく
、空燃比が濃い（薄い）場合には始めにＰ分だけ下げて
（上げて）、それから１分ずつ徐々に下げて（上げて）
いき、空燃比を薄＜（濃く）するように制御する。ただ
し、λコントロールを行わない条件下ではαをクランプ
し、各種補正係数Ｃ０ＥＦの設定Ｃごより、所望の空燃
比を得る。

ところで、λコントロール条件下でのベース空燃比即ち
α−工のときの空燃比を理論空燃比（λ＝１）に設定す
ることができれば、フィードバック制御は不要なのであ
るが、実際にはエアフローメータ、燃料噴射弁等の構成
部品のバラツキや経時変化、燃料噴射弁のパルス中−流
量特性の非直線性等の要因でベース空燃比のλ＝１から
のズレを生じるので、フィードバック制御を行っている
。

しかし、ベース空燃比がλ＝１からずれていると、運転
領域が大きく変化したときに、ベース空燃比の段差をフ
ィードバック制御によりλ＝１に安定させるまでに時間
がかかる。このために、比例及び積分定数（Ｐ／１分）
を大きくするので、オーバーシュートやアンダーシュー
トを生じ、制御性が悪くなる。つまり、ベース空燃比が
λ＝１からずれていると、理論空燃比よりかなりズレを
もった範囲で空燃比制御がなされるのである。

その結果、三元触媒の転換効率が悪いところで運転がな
されることになり、触媒の貴金属量の増大によるコスト
アップの他、触媒の劣化に伴う転換効率のさらなる悪化
により触媒の交換を余儀なくされる。

そこで、学習によりベース空燃比をλ＝１にすることに
より、過渡時のベース空燃比の段差から生じるλ＝１か
らのズレをなくし、がっＰ／Ｉ分を小さくすることを可
能にして制御性の向上を図る空燃比の学習制御装置が、
本出願人により、特開昭５９−２０３８２８号公報等で
開示されている。

これは空燃比のフィードバック制御中にベース空燃比が
理論空燃比からずれた場合には、そのギャップを埋める
べく空燃比フィードバック補正係数αのズレが大となる
から、このときの機関運転状態とαの基準値（一般には
α−１に設定される）からの偏差Δαとを検出し、該Δ
αに基づく学習補正係数Ｋｆｆｉを求めてこれを記憶し
ておき、再度同一機関運転状態となったときには記憶し
た学習補正係数Ｋｌによりベース空燃比を理論空燃比に
応答良くなるように補正する。ここにおける学習補正係
数に１の記憶は、ＲＡＭのマツプ上を機関回転速度及び
負荷等の機関運転状態の適当なパラメータに応じて格子
分割した所定範囲のエリア毎に行う。

具体的には、ＲＡＭ上に機関回転速度及び負荷等の機関
運転状態に対応した学習補正係数に１のマツプを設け、
燃料噴射ｆｌＴｔを計算する際に、次式の如く基本噴射
ＩＴｐを学習補正係数Ｋｆで補正する。

Ｔｉ＝Ｔｐ・Ｃ０ＥＦ・α・Ｋｌ＋Ｔｓそして、Ｋｌの
学習は次の手順で進める。

ｉ）定常状態においてそのときの機関運転状態の領域を
検出し、かつ、その間のαの平均値ｉを検出する。

ｉｉ）前記機関運転状態の領域に対応して現在までに学
習されているＫｌを検索する。

１ｉｉ）Ｉｎ！と丁とに基づいて新たにに２を設定して
記憶させる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような機関運転状態に応じて格子状
に区分したエリア毎に学習補正値を単に設定する従来の
学習制御装置では、巾を持った各学習エリアにおけるフ
ィードバック制御偏差量を繰返し学習する方式であるた
め、エリアの境界付近では空燃比の段差が生じ易い。こ
のような空燃比の段差をなくすために、各学習エリア区
分を細かく設定すると学習の更新スピードが遅くなると
共に未学習エリアが生じる底れがあり、この未学習エリ
アを通過した場合に空燃比の段差が生じてトルクショッ
ク、排気エミッション特性の悪化等を招く等の不具合が
発生する。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、運転領域全
域で共通の基本噴射量設定用の定数を学習補正すること
により、学習精度と学習スピードの両立を図ることので
き、空燃比に段差が生じないようにした内燃機関の空燃
比制御装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は、第１図に示すように、定数と吸入空
気流量と機関回転速度とから基本噴射量を設定する基本
噴射量設定手段と、排気系に設けた空燃比検出手段から
の信号に基づいて検出される実際の空燃比と理論空燃比
とを比較して空燃比フィードバック補正係数を設定する
空燃比フィードバック補正係数設定手段と、機関回転速
度及び負荷等の機関運転条件からこれに対応させてＲＡ
Ｍ上のマツプに記憶させた学習補正係数を検索する学習
補正係数検索手段と、前記空燃比フィードバック補正係
数及び前記学習補正係数とから新たな学習補正係数を設
定し、かつ、その学習補正係数でＲＡＭ内の同一機関運
転状態条件のデータを更新する学習補正係数更新手段と
、基本噴射量と空燃比フィードバック補正係数と学習補
正係数とに基づいて噴射量を演算する噴射量演算手段と
、この演算された噴射量に相応する駆動パルス信号を燃
料噴射弁に出力する駆動パルス信号出力手段とを備えた
内燃機関の空燃比学習制御装置において、所定運転状態
での前記空燃比フィードバック補正係数の平均値が略理
論空燃比に対応する値になったときの前記学習補正係数
の複数回の平均値を演算する学習補正係数平均値演算手
段と、前記学習補正係数平均値演算手段で演算された平
均値に基づいて前記定数を補正更新する定数補正手段と
を備えて構成した。

また、上記構成に加えて、吸入空気流量の変動の大きい
機関運転状態で前記学習補正係数平均値演算手段による
演算を停止する平均値演算停止手段と、この停止手段に
より平均値演算が停止されたとき定数の補正更新を停止
して前回の補正量のままとする補正停止手段とを設けた
。

〈作用〉 上記の構成において、空燃比フィードバック補正係数の
平均値が略理論空燃比に対応する値に成ったときの学習
補正係数の複数回の平均値を演算する。これを全運転領
域共通の基本噴射量設定用の定数の学習値とし、これに
基づき前記定数を補正する。これにより、前記定数を適
切に学習補正することができ未学習エリアの学習を促進
することができると共に、空燃比制御精度を向上させる
ことができる。

また、吸気脈動領域や加減速時のように吸入空気流量の
変動が大きい運転状態時には、エアフローメータの検出
精度が悪化するため、定数の学習を停止させることによ
り、基本噴射量設定用の定数の学習信頼性を高めるよう
にしている。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、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及び吸気マニホルド５を介し
て空気が吸入される。吸気マニホルド５のブランチ部に
は各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射
弁６はソレノイドに通電されて開弁じ通電停止されて閉
弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロー
ルユニット１２からの駆動パルス信号により通電されて
開弁じ、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシ
ャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴
射供給する。尚、この例はマルチポイントインジェクシ
ョンシステムであるが、スロットル弁の上流等に全気筒
共通に単一の燃料噴射弁を設けるシングルポイントイン
ジェクションシステムであってもよい。

機関１の燃焼室には点火栓７が設けられていて、これに
より、火花点火して混合気を着火燃焼させる。そして、
機関ｌからは、排気マニホルド８゜排気ダクト９．三元
触媒１０及びマフラー１１を介して排気が排出される。

三元触媒１０は、排気成分中のＣｏ、ＨＣを酸化し、ま
た、Ｎ　Ｏｘを還元して、他の無害な物質に転換する排
気浄化装置であり、混合気を理論空燃比で燃焼させたと
きに両転換効率が最も良好なものとなる。

コントロールユニット１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ。

ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースを含
んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセ
ンサからの入力信号を受け、後述の如く演算処理して、
燃料噴射弁６の作動を制御する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式の
エアフローメータ１３が設けられていて、吸入空気流量
Ｑに応じた電圧信号を出力する。

また、クランク角センサ１４が設けられていて、４気筒
の場合、クランク角１８０°毎の基準信号とクランク角
１°又は２°毎の単位信号とを出力する。ここで、基準
信号の周期、あるいは所定時間内における単位信号の発
生数を計測することにより、機関回転速度Ｎを算出可能
である。

また、機関１のウォータジャケットの冷却水温Ｔ１を検
出する水温センサ１５等が設けられている。

さらに、排気マニホルド８の集合部に０２センサ１６が
設けられ、排気中の０□濃度を介して機関１に吸入され
る混合気のクランク角センサを検出する。

ここにおいて、コントロールユニット１２に内ｆａされ
たマイクロコンピュータのＣＰＵは、第３図〜第５図の
フローチャートに従って演算処理を行い、燃料噴射を制
御する。

次に第３図〜第５図のフローチャートに基づいて本実施
例の学習制御について説明する。

第３図はに定数の学習値の演算ルーチンである。

ステップ（図にはＳで示す、以下同様とする）１では、
運転状態が吸入空気流量の脈動領域か否かを判定する。

ここで吸気脈動領域とは、高負荷運転領域である。吸気
脈動領域でないとき（ＮＯ）はステ゛ツブ２に進み、加
減速運転時か否かを例えばスロットル弁開度の変化率Δ
ＴＶＯがΔＴＶＯ≠０か否かにより判定する。前記ステ
ップ１またはステップ２で吸気脈動領域にある（ＹＥＳ
）ときまたは加減速時（ＹＥＳ）のときは後述するステ
ップ８へ進む。このステップ１．２が補正停止手段の機
能をする。ステップ２で加減速時でない定常運転状態の
ときにはステップ３に進む。

ステップ３では、後述する学習ルーチンで演算される空
燃比フィードバック補正係数αの平均値ｉが７Ｌ５１か
否かを判定する。ｉζ１でないときはステップ８に進む
。！−１のときは、学習補正係数に！２が適正であると
してステップ４に進み、カウンタ値Ｉをカウントアツプ
し、ステップ５でそのときのＫｆｆｉをΔＥに置換えて
記憶しておく。

ステップ６では、前回までのΔＥの加算値ＳＵＭに今回
のΔＥを加算して新たな加算値ＳＵＭとする。

ステップ７では、ステップ６で得られた加算値ＳＵＭを
ステップ４のカウント値■で割って適正な学習補正係数
Ｋｌの平均値を演算してに定数の学習値Ｋ。ＯＷＬとし
て記憶する。

ステップ８では、前記に、。、を現在のに定数に乗算し
て新たなに定数とする。また、ステップ１〜３からこの
ステップ８に進んだときはＫ　Ｃ０ＮＬは前回値とする
。ここで、ステップ３〜７が学習補正係数平均値演算手
段に相当し、ステップ８が定数補正手段に相当する。

第４図は通常のエリア毎の学習補正係数に２の学習ルー
チンである。

ステップ１１では、所定の空燃比フィードバック制御条
件が成立しているか否かを判定する。ここで、所定の空
燃比フィードバック制御条件とは、機関回転速度Ｎが所
定値以下で、かつ負荷を表す基本噴射ｆｆ１Ｔｐが所定
値以下であることを条件とする。かかる条件が満たされ
ていない場合はこのルーチンを終了する。空燃比フィー
ドバック条件成立時はステップ１２に進む。

ステップ１２では、機関回転速度Ｎと基本噴射量Ｔｐと
が前回と同一エリアにあるか否かを判定し、エリアが変
わった場合はこのルーチンを終了する。

一方、エリアが同一の場合は、ステップ１３に進み０２
センサ１６の出力が反転、即ちフィードバック補正係数
αの増減方向が所定回数反転したが否かを判定し、ＹＥ
Ｓのときはステップ１４に進む。

ステップ１４では、空燃比フィードバック補正係数αの
定常運転時における現在及び過去の複数回の値の平均値
７を演算する。

ステップ１５では、機関回転速度Ｎ及び基本噴射ｆｆ１
ＴｐからＲＡＭ上の現在のエリアに対応する学習補正係
数に２を検索する。このステップ１５が学習補正係数検
索手段に相当する。

ステップ１６では、前記検索されたに２と空燃比フィー
ドバック補正係数の平均値ｉとから次式に従って演算を
行い、その値を新たな学習補正係数Ｋｌとして設定し、
ＲＡＭ上の該当するエリアの値を更新する。このステッ
プ１６が学習補正係数更新手段に相当する。

Ｉｎ！　＋Ｋｆｆｉ＋Δα／Ｍ 尚、Δαは平均値ｉ−と基準値α１　との偏差量を示し
Δα−Ｗ−α１であり、基準値α１は一般には１．０と
なる。また、Ｍは定数である。

第５図は燃料噴射量演算ルーチンである。

ステップ２１では、エアフローメータ１３からの信号に
より得られる吸入空気流ｆｆ１Ｑ、クランク角センサ１
４により得られる機関回転速度Ｎ及び水温センサ１５に
より得られる冷却水温Ｔ　ｗを入力する。

ステップ２２では、前記吸入空気流量Ｑと機関回転速度
Ｎ及び第３図のに定数学習ルーチンで求めた新たなに定
数（ＫｃｏＨＬを乗算したもの）により基本噴射量Ｔｐ
を演算する。このステップ２２が基本噴射量設定手段に
相当する。

ステップ２３では、冷却水温Ｔｗ等の機関運転状態に応
じたＣ０ＥＦを設定する。

ステップ２４では、０□センサ１６からの信号に基づき
空燃比フィードバック補正係数αを設定する。

このステップ２４が空燃比フィードバック補正係数設定
手段に相当する。

ステップ２５では、最新の学習補正係数に１を読込む。

ステップ２６では、バッテリ電圧に基づいて電圧補正分
子ｓを設定する。

ステップ２７では、燃料噴射量Ｔｉを次式に従って演算
する。このステップ２７が噴射量演算手段に相当する。

Ｔ　１＝Ｔｐ−ＣＯＥＦ・α・Ｋｆｆｉ＋Ｔｓステップ
２８では、演算されたＴｉのパルス巾を持つ駆動パルス
信号を燃料噴射弁６に出力する。

このステップ２８が駆動パルス信号出力手段に相当する
。

このように、空燃比フィードバック補正係数αの平均値
が略理論空燃比に相当する十分学習が進行している複数
のエリアの学習補正係数の平均値に基づいて全運転領域
に共通のに定数を補正することにより、学習の十分進行
していない運転エリアになったときに空燃比のズレを最
小限にすることができると共に、そのエリアの学習の進
行を促進することができる。従って、学習スピードを向
上でき、空燃比の制御精度を向上できる。

また、吸気の脈動運転領域や加減速時には、Ｋ定数の学
習を停止するので、学習の信顛性が高いものにすること
ができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、補正なしで理論空
燃比が得られるように設定する基本噴射旦設定用の定数
を適切に補正することができるので、学習の進行してい
ないエリアでも空燃比のズレを小さくすることができエ
リア毎の段差をなくし空燃比制御精度を向上できる。ま
た、吸入空気流量の変動の大きい運転時には基本噴射量
設定用定数の学習を停止することにより、信頼性の高い
学習値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す構成図、第３図〜第５図は同上
実施例の制御コ「内容を示すフローチャートである。 １・・・機関　　６・・・燃料噴射弁　　１２・・・コ
ントロールユニット　　１３・・・エアフローメータ　
　１４・・・クランク角センサ　　１６・・・０□セン
サ特許出願人　日本電子機器株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）定数と吸入空気流量と機関回転速度とから基本噴
   射量を設定する基本噴射量設定手段と、排気系に設けた
   空燃比検出手段からの信号に基づいて検出される実際の
   空燃比と理論空燃比とを比較して空燃比フィードバック
   補正係数を設定する空燃比フィードバック補正係数設定
   手段と、機関回転速度及び負荷等の機関運転条件からこ
   れに対応させてＲＡＭ上のマップに記憶させた学習補正
   係数を検索する学習補正係数検索手段と、前記空燃比フ
   ィードバック補正係数及び前記学習補正係数とから新た
   な学習補正係数を設定し、かつ、その学習補正係数でＲ
   ＡＭ内の同一機関運転状態条件のデータを更新する学習
   補正係数更新手段と、基本噴射量と空燃比フィードバッ
   ク補正係数と学習補正係数とに基づいて噴射量を演算す
   る噴射量演算手段と、この演算された噴射量に相応する
   駆動パルス信号を燃料噴射弁に出力する駆動パルス信号
   出力手段とを備えた内燃機関の空燃比学習制御装置にお
   いて、所定運転状態での前記空燃比フィードバック補正
   係数の平均値が略理論空燃比に対応する値になったとき
   の前記学習補正係数の複数回の平均値を演算する学習補
   正係数平均値演算手段と、前記学習補正係数平均値演算
   手段で演算された平均値に基づいて前記定数を補正更新
   する定数補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
   の空燃比学習制御装置。
2. （２）請求項（１）記載の内燃機関の空燃比学習制御装
   置において、吸入空気流量の変動の大きい機関運転状態
   で前記学習補正係数平均値演算手段による演算を停止す
   る平均値演算停止手段と、該停止手段により平均値演算
   が停止されたとき前記定数の補正更新を停止して前回の
   補正量のままとする補正停止手段とを設けたことを特徴
   とする内燃機関の空燃比学習制御装置。