JPH02130240A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、空燃比学習制御機能と、キャニスタパージ機
能とを有する内燃機関の制御装置に係り。

特に電子制御方式の自動車用ガソリンエンジンに好適な
空燃比制御装置に関する。

［従来の技術］ 自動車の排ガス対策の１に、ガソリンペーパーを対象と
した、いわゆるキャニスタの設置があるが、この場合に
は、キャニスタパージ機能の付与が一般的である。

ところで、このような場合、キャニスタパージが行なわ
れているときに空燃比制御の学習がなされると、正常な
学習値から大きく外れた学習結果が与えられてしまう虞
れがあり、このため、従来は、例えば特開昭６２−２０
２６２号公報の開示のように、キャニスタパージが行わ
れているときには、空燃比の学習を禁止するようにして
いた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、空燃比学習制御の連続性について配慮
がされておらず、キャニスタパージが行なわれる毎に空
燃比の学習が停止されてしまうため、空燃比学習制御が
充分に得られないという問題があり、他方、空燃比学習
制御に重点を置いたのでは、キャニスタパージが不充分
になるという問題があった。

本発明の目的は、キャニスタパージの実行と無関係に空
燃比の学習が可能で、常に充分な空燃比の学習制御が得
られるようにした、内燃機関の空燃比制御装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段〕 上記目的は、エンジンの運転状態を変えずに。

キャニスタパージ制御を行ない、キャニスタパージ量を
変化させ、このときでの空燃比補正係数の変化から空燃
比学習値の取り込みに重み付けすることにより達成され
る。

［作用］ エンジンが同一の運転状態にあることを前提とすれば、
キャニスタパージ量が零のときと、それを所定量にした
ときのそれぞれについて、所定の空燃比を維持するため
に必要とする空燃比補正係数を算定し、それぞれの補正
値の差を求めると、この差は、キャニスタパージにより
エンジンの吸入空燃比に与えた変動分に相当する筈であ
る。

そこで、この補正値の差に応じて空燃比学習値の取り込
みに重み付けしてやれば、キャニスタパージと空燃比学
習値の取り込みとが並行して実行されたとしても、誤っ
た学習値が記憶されてしまう虞れを無くすことが出来る
。

［実施例コ 以下、本発明による内燃機関の空燃比制御装置について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、１はエンジ
ン、２はコンピュータを内蔵したコントロールユニット
をそれぞれ表わし、エンジン１の吸気管に配設されたエ
アフローセンサ３と、クランク軸に配設された回転セン
サ４、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ５
．それに排気管に配設された０２センサ６などからエン
ジン１の運転状態を表わす種々のデータ、すなわち吸入
空気量Ｑａ、エンジン回転速度Ｎ、エンジン温度Ｔｗ、
それに空燃比信号（リーン、リッチ）などをコントロー
ルユニット２に取り込み、これらのデータに基づいて、
コントロールユニット２内のコンピュータにより所定の
演算処理を行ない、必要とする燃料噴射パルス幅Ｔｉを
算定し、この燃料噴射パルス幅Ｔｉを燃料噴射弁７に供
給して所定の空燃比が得られるように制御する。

次に、８はキャニスタで、燃料タンク９内から蒸発して
大気中に放出されるガソリンエンジンペーパーを吸着し
、空気汚染を防止する働きをする。

また、このキャニスタ８には、弁を介してエンジン１の
吸気管に連通ずる管路が設けられており、さらに、この
弁を開閉制御するパージソレノイド１０が設けられてい
る。

従って、このパージソレノイド１０にコントロールユニ
ット２から制御信号を供給し、キャニスタ８がエンジン
１の吸気管に連通されるようにしてやれば、大気中から
新しい空気Ｑａが導入され、これがキャニスタ８内を換
気してエンジン１の吸気管からシリンダ内に送り込まれ
、キャニスタパージが行われ、キャニスタ８の吸着機能
の回復が得られることになるのである。そして、このと
きの新気Ｑａの導入量Ｑ　ｐ　（Ｑ　７ｍ１ｎ）は、コ
ントロールユニット２からパージソレノイド１０に供給
されるパルス信号のデユーティを変えることにより調節
される。

第２図は、このときのパージ量の特性図で、吸気管内の
負圧が一定の場合でのパージソレノイド１０のデユーテ
ィとパージ量との関係を示しており、この図から、パー
ジデユーティを０％から増加させてゆくにつれて、はぼ
直線的にパージ量、すなわちキャニスタ８を介してエン
ジンに吸い込まれる空気の量が増加してゆくことが判る
。

次に、第３図はパージデユーティマツプを示したもので
、上記したパージソレノイド１０のデユーティがエンジ
ン回転速度Ｎ　（ｒｐ＋ｎ）と、エンジン負荷（これは
吸′気負圧、基本噴射量Ｔｐ、スコツ１−ル開度などに
より判断される）とにより決定されることを示している
。なお、このときのスロットル開度は、スロットルセン
サ１１により与えられ、コントロールユニット２に取り
込まれるようになっている。

次に、この実施例の動作について説明する。

ここで、まず、キャニスタパージによる空燃比への影響
を求めるためには、キャニスタ８内のガソリン吸着量を
知りたいところであるが、これは無理なので、第４図に
示す制御を行ない、キャニスタパージを行っているとき
と、それを停止しているときとで、０２センサ６の出力
による空燃比フィードバック制御により算出される空燃
比補正係数ＡＬがどのように変化するかを判定し、これ
によりキャニスタパージの空燃比への影響度を調べるの
である。すなわち、キャニスタ８内に吸着されているガ
ソリンの量が多いと、キャニスタパージにより空燃比は
リッチになり、補正係数ＡＬは燃料噴射量を減らすよう
に小さな値になる。他方、キャニスタ８内にガソリンが
ほとんど残留していないときには、空気だけが吸気管に
吸い込まれるため、空燃比はリーンになり、補正係数Ａ
Ｌは、燃料噴射量を増加させるべく、大きな値になるの
で、これにより判断できるのである。

従って、第４図に示すように、パージデユーティＯ％の
ときの補正係数ＡＬの平均値ＡＬｉに対して、パージデ
ユーティＤｊｃ％のときの補正係数ＡＬの平均値ＡＬｃ
を求めることにより、キャニスタパージの影響度を定量
的に求めることができる。

ところで、この影響度はエンジンの吸気流量の増加に伴
って低下してゆくところから、これを考慮して、第５図
に示す特性の影響度係数Ｋｉｃを設定し、制御に考慮す
るようになっている。

まず、第６図は、基本燃料噴射パルス幅ＴＰに対する吸
気管内の相対圧の平方根ｆ丁の特性値を示したものであ
る。すなわち、この基本燃料噴射パルス幅ＴＰは、吸気
管内の絶対圧力Ｐ　ａｂｓに比例するので、大気圧をＰ
　ａｔｍとすれば、Ｔ　　　ｐ　　　＝　　　ｋ　　　
＊　　　Ｐ　　　ａｂｓＰ　　　　＝Ｐ　　ａｔｍ−Ｐ
　　ａｂｓ＝　　Ｐ　　ａｔｍ−Ｔｐ／ｋｆ下　　＝ｆ
丁１石四：丁フＴ で表わせる。また、デユーティＤＰＩＩＩＡＩ＋は、パ
ージソレノイドの弁の開弁面積に比例することから、パ
ージ量Ｑｐは、 Ｑ　Ｐ　”　ｋ　＊　ＤＰＭＡＰ＊　ｆ下で表わされる
。従って、これらの関係から、ｆ　Ｄ　ＰＭＡＰ　＊　
ｓｒ丁ｄし はパージ量Ｑｐの積分値に相当するものとなる。

そこで、第７図の特性テーブルと、上記の積分値とがら
ＫＱｐが求められることになる。なお、通常は、パージ
量Ｑｐの積算量に応じてキャニスタ８内のガソリンが浄
化されるので、このｋＱｐは１．０から次第に減少して
ゆく特性となる。

次に、第８図は、０２センサ６の出力電圧によりリッチ
、リーンの判定を行ない、これに応じて空燃比補正係数
ＡＬを比例分Ｐと、積分分１とに分けて増減させたとき
の制御動作を示したもので、以下、この第８図により、
本発明の一実施例の動作について説明する。

いま、０２センサ６の出力電圧が判定レベルＳＬよりも
上にあったとすると、このときはリッチと判断され、空
燃比補正係数ＡＬの減算処理を行ない、他方１判定レベ
ルＳＬよりも下にあったときには、リーンと判定され、
このときには、補正係数ＡＬの加算処理を行なう。

こうして、空燃比補正係数ＡＬが増減されると、燃料噴
射弁７に供給される燃料噴射パネル幅Ｔｉも増減され、
空燃比の補正制御が実行されることになる。

このときの燃料噴射パルス＠Ｔｉは、以下のようにして
算定される。

Ｃ０ＥＦ＝　　１　　＋ＫＷ＋ＫＡＣＣ＋にＤ　＋　Ｋ
ＦＵＬＴｐ＝に１宰Ｑ　ａ　／　Ｎ ａ　＝ＡＬ＋Ｌｎ＋Ｋｉｃ木ΔＡ１、ｉｃ＋ＤＰＭＡＰ
／Ｄｉｃ＊　Ｋ　Ｑ。

Ｔ　ｉ　＝Ｃ０ＥＦ＊　Ｔ　ｐ　＊　α＋Ｔｎ但し、　
Ｃ０ＥＦ各種補正係数の和、Ｋυは水温補正係数、ＫＡ
ＣＣは加速増量補正係数、ＫＤは全開補正係数、ＴＰは
基本燃料噴射パルス幅、αはフィードバック係数、ＡＬ
は空燃比補正係数、Ｌｎは学習値、ＴＢは燃料噴射弁７
の原動電圧補正係数である。なお、Ｄ　ＰＭＡＰ／　Ｄ
　ｉｃはパージ量の重み付は係数であるが、これは、Ｄ
□ＡＰの関数、　　ｆ　（ＤＰＩＪＡＰ）に置き換えて
もよい。

第８図において、いま、エンジンが定常運転状態にある
と判定されたら、ここで、空燃比補正係数ＡＬのピーク
値ＡＬｐが順次、サンプルされ、ＡＬの平均値が求めら
れ、これから偏差δ＝　（ＡＬの平均値）−１，０が計
算される。

ついで、パージ量の影響度を考慮した偏差δｆを算出す
る。

δｆ＝δ−Ｋｉｃ＊ΔＡ　ｉｃ　＊　Ｄ　ＰＭＡ　Ｐ　
／　Ｄ　ｉｃ本Ｋａρ このδｆにより、第８図に示すテーブルが検索され、学
習補正量Ｘｎが算出されて逐次、学習値Ｌｎの更新が行
なわれ、これらは、所定のメモリ（バックアップＲＡＭ
など）の対応する学習領域に順次格納される。

なお、ここでのＤ　ＰＭＡＰ／　Ｄｉｅは、上記したよ
うに、ＤＰＭＡＰの関数、ｆ　（ＤＰＩＪＡＰ）に置き
換えてもよい。

以下は、この学習値Ｌ１が更新された場合の一例を示し
たものである。

Ｌｉａａｖ”　Ｌ１ｅ＋ｍ＋　Ｘ　ｎ この実施例では、隣接学習値も同時に更新するようにな
っており、これは以下のようになる。

Ｌ　２　Ｒａ　ＩＴ　”　Ｋ　０木　（Ｌ工。、、＋Ｌ
２゜１４）但し、Ｋｏは重み付は係数である。

以上の処理は、全てコントロールユニット２のコンピュ
ータにより実行されるようになっており、以下、このコ
ンピュータによる処理について、第９図、第１０図、そ
れに第１１図のフローチャートにより詳細に説明する。

これらのフローチャートによる処理は、例えばエンジン
の回転などに同期した所定の可変周期、或いはタイマー
などで定まる所定の一定周期で起動されるもので、この
処理が起動されると、まず第９図のステップ２０で０２
センサ６が活性化されているか否かが調べられ、まだ、
活性化されていなければ、このあとステップ３３に進み
、このときには、空燃比補正係数ＡＬを１．０にするだ
けで、ここでの処理を終了し、■に進む。

一方、ステップ２０で０２センサ６が活性化されている
と判定されたときには、こんどはステラＬ−−＋−ｖ＝
Ｋｎ　＊　（Ｌｌ−＊−＋　Ｌｏ−＋ａ）プ２１ないし
ステップ２６の判断処理が順次実行され、まずステップ
２１でエンジン、冷却水温が８０’Ｃ以上あるか否かが
判断され、以下、ステップ２２では水温増量補正係数Ｋ
Ｗ＝０になっているか否かが、ステップ２３では加速増
量補正係数ＫＡＣＣ＝１．０となっているか否かが、ス
テップ２４ではアイドル後増量補正係数ＫＤ＝Ｏになっ
ているか否かが、ステップ２５では加速開始後所定時間
以上か経過しているか否かが、そしてステップ２６では
減速開始後所定時間が経過しているか否かが、それぞれ
判定され、何れかが満足されていないときにはステップ
２９が実行され、学習領域ＯＫフラグがクリアされる。

他方、ステップ２６まで全て満足されていたときにはス
テップ２７に進み、ここで、吸入空気流量Ｑａに基づく
学習領域の区分個所の検索により。

学習領域Ｎｏ、が決定され、続くステップ２７１でこの
学習領域Ｎｏ、が前回での学習領域Ｎｏ、と同しか否か
が調べられ、結果がＹＥＳ、すなわち決定された学習領
域Ｎｏ、が前回での学習領域Ｎｏ、と同じであったとき
には、同じくステップ２９に進み、学習領域ＯＫフラグ
をクリアする。

ステップ２７１での結果がＹＥＳとなったら、次にステ
ップ２８の処理を実行し、学習領域ＯＫフラグをセット
する。

こうして、ステップ２８．又はステップ２９のいずれか
が実行されたら、続いてステップ３０ないしステップ３
２の処理が実行され、ここで０２センサ６の信号によう
空燃比のフィードバック制御を開始するための条件、す
なわち水温ＴＷ＝４０℃以上、基本噴射パルス幅ＴＰ≦
ＴＰＯ２−エンジン回転速度Ｎ≦Ｎ、２の各条件が満足
しているか否かを判定し、満足している場合には■、そ
うでない場合にはステップ３３を実行してから■にそれ
ぞれ進む。

さて、ここで、■に進んだときには、ここから第１０図
の処理となり、まず、ステップ３４でアイドルスイッチ
ＯＮ（スロットル開度が全開もしくはアイドル開度にあ
ること、なお、この実施例ではスロットルセンサ１１の
信号により判定するようにしである）で、かつエンジン
回転速度Ｎ≦Ｎａであるか否かを調べ、その結果により
ステップ３５又はステップ３６のいずれかを実行する。

まず、結果がＹＥＳのときにはステップ３５が実行され
、第４図で説明したパージデユーティを変化させる制御
、すなわちパージソレノイド１０に対するパルス信号の
デユーティを０％から所定値Ｄｉｃ％に変化させる制御
処理と、この前後での空燃比補正係数の平均値ＡＬｉと
ＡＬｃを求める演算処理、それに、これらから ΔＡＬｉｃ＝ＡＬｃ　（平均値）−ＡＬｉ（平均値）を
算出する処理を実行する。

他方、結果がＮｏのときにはステップ３６が実行され、
吸入空気流量Ｑａとエンジン回転速度Ｎから第３図のマ
ツプ検索が行なわれ、パージデユーティＩ）ｐｕＡｐが
算定される。従って、これにより、エンジンの運転状態
に応じた所定のキャニスタパージ制御が得られることに
なる。

ステップ３７では、第５図に示したテーブルを吸入空気
流量Ｑａにより検索して、パージ影響度係数Ｋｉｃの算
出を行う。

続いて、ステップ３７１からステップ３７４で、基本燃
料噴射パルス幅Ｔｐの算出処理と、この基本燃料噴射パ
ルス幅Ｔｐによる第６図のテーブル検索により、吸気管
内の相対圧の平方根ｆ下を算出する処理と、パージ量の
積算値に相当するｆ　Ｄ　ＰＭＡＰ　＊　Ｖ／′７″ｄ
しの算出処理と、この結果に基づく第７図のテーブル検
索により補正係数ＫＱｐを算出する処理を順次実行し、
■に進む。

第１１図に移り、ここでは、まずステップ３８からステ
ップ４３の処理により、第８図で説明した空燃比制御を
行なう、すなわちステップ３８では、０２センサ６の信
号により空燃比がリッチかリーンかを判定し、リッチの
ときとリーンのときとで比例分Ｐと積分分工の減算（ス
テップ４０゜４１）、加算（ステップ４３．４４）を実
行するのである。

続いて、ステップ４５では上記した学習領域ＯＫフラグ
が立っているか否かを、そしてステップ４６では、これ
も上記したΔＡＬｊｅが算出済みか否かをそれぞれ調べ
、結果がＮＯのときにはステップ５２ヘジヤンプするが
、ＹＥＳとなったときには更にステップ４７に進み、０
２センサの信号がリッチからリーンに３回変化したか否
かを調べ、ＮＯのときにはステップ４８でこのためのカ
ラン１−処理を行ない、他方、ＹＥＳになったらステッ
プ４９ないしステップ５０．５１により空燃比補正係数
の平均値ＡＬを演算するためのピーク値のサンプルと、
これが終了したときでの学習処理完了フラグのセットと
を実行する。

ステップ５２では、まず学習完了フラグを調べ、Ｎｏの
ときには■に進み、これによりステップ５３からステッ
プ５９（第１２図）までの処理はスキップされる。

ステップ５２での結果がＹＥＳとなったら、まずステッ
プ５３で空燃比補正係数ＡＬの平均値を演算し、続いて
ステップ５４で偏差δの算出、ステップ５５での偏差δ
、の算出、さらにはステップ５６での、この偏差δ１に
よるテーブル検索での学習補正ｉＸｎの算出（第８図）
、ステップ５７．５８における各学習領域Ｎｏ、に対応
した新たな学習値Ｌｎの算出処理を順次実行し、最後に
ステップ５９で学習完了フラグクリアを実行するのであ
る。

以後のステップ６０からステップ６４の処理は、空燃比
の学習結果による噴射パルス幅の計算処理で、現在の学
習領域Ｎｏ、に対応した学習ｌｌＩ！Ｌｎの検索、フィ
ードバック係数αの計算、各種補正係数の和Ｃ０ＥＦの
算出の各処理を実行し、最後に、これらから燃料噴射パ
ルスｌ１ｌｉＴｉを演算して処理を終わるのである。

［発明の効果コ 本発明によれば、キャニスタパージによる空燃比制御へ
の影響が定量的に把握でき、その結果により学習値に対
する補正が与えられるので、学習制御とキャニスタパー
ジ制御との両立が可能になり、学習制御を崩すことなく
充分なキャニスタパージ制御が得られ、排ガス規制とガ
ソリンペーパー規制とに充分に対応し、精度のよい空燃
比制御を保ことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発１りによる内燃機関の空燃比制御装置の一
実施例を示すブロック構成図、第２図はパージソレノイ
ドバルブによるパージ制御特性図、第３図はパージデユ
ーティマツプの説明図、第４図はキャニスタパージの影
響度を説明する特性図、第５図はパージ影響度係数の特
性図、第６図、第７図はそれぞれ空燃比学習制御に必要
な特性図、第８図は上記実施例の動作説明用の特性図、
第９図、第１０図、第１１図、それに第１２図は上記実
施例の動作を説明するためのフローチャートである。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・コントロール
ユニット、３・・・・・・エアフローセンサ、４・・・
・・・回転センサ、５・・・・・水温センサ５．６・・
・・・・０２センサ、７・・・・・・燃料噴射弁、８・
・・・・・キャニスタ、９・・・・・・燃料タンク、１
０・・・・・・パージソレノイド、１１・・・・・・ス
ロットルセンサ。 −〜　ＰＱ！　　の 第 図 毒 第 ７図 ＪＤｐｓｓａｐ瞼Ｊ戸ｄｔ 第２図 第３図 第４図 １１１５図 峻λ！気ｔ　Ｑａ　（ｋｇ／ｈ） 第８図 Ｌｏｎｅｗ　＝ｋｔｙ＊（Ｌｔｎａｗ＋Ｌｏｏｔｃｔ）
第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空燃比センサの検出結果に基づいて空燃比補正係数
   を逐次算出し、空燃比学習値を順次、更新して制御に使
   用する空燃比学習制御機能と、キャニスタパージ機能と
   を備えた内燃機関の制御装置において、エンジンが所定
   の同一運転状態であることを条件として、キャニスタパ
   ージ量を所定値だけ変化させる制御手段と、この制御手
   段によるキャニスタパージ量の変化に伴なう空燃比補正
   係数の変化量を算定する演算手段とを設け、この演算手
   段による検出結果により上記空燃比学習値を補正するよ
   うに構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
   置。 ２、請求項１の発明において、上記制御手段の動作条件
   が、エンジンがアイドル運転状態にあるときとなるよう
   に構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置
   。 ３、請求項１の発明において、上記演算手段が、上記空
   燃比補正係数の変化量に、吸入空気流量、エンジン回転
   速度、エンジン負荷の少なくとも１に応じた重み付けと
   、キャニスタパージ量に応じた重み付けの少なくとも一
   方により上記空燃比学習値を修正するように構成されて
   いることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 ４、請求項１の発明において、上記エンジン負荷が、ス
   ロットル開度、吸気管内圧力、燃料噴射パルスの幅の少
   なくとも１により代表されるように構成したことを特徴
   とする内燃機関の空燃比制御装置。 ５、請求項３の発明において、上記キャニスタパージ量
   に応じた重み付けが、キャニスタパージ量の積分値に応
   じた重み付けとなるように構成したことを特徴とする内
   燃機関の空燃比制御装置。