JPH02157446A - 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） この発明は自動車用等のエンジンの排気〃ス成分から空
燃比を検出し、この検出信号によってエンジンに供給す
る混合気の空燃比が目標空燃比となるようにフィードバ
ック制御するｆ＆置に関する。

（従来の技術） マイクロコンピュータ制御による燃料噴射システムがあ
る（（株）鉄道日本社発行「自動車工学」・１９８５年
１０月号第２８頁〜第４０ＦＣ，同１９８６年１月号第
１０８頁〜第１１４頁、また（株）大河出版発行［カー
エレクトロニクス」林田洋−ＩＦ第４７頁ないし＃５６
頁参照）。

ここでは、とくに燃料噴射制御について説明すると、各
種センサからの入力信号によりマイクロコンピュータは
そのメモリに記憶されたプログラムにしたがって最適噴
射量を演算し、その噴射量に対応して噴射弁のソレノイ
ドコイルへの通電時間を決定することに上り最適噴射量
を吸気マニホ−ルド内に噴射する。この場合、通常時の
噴射タイミングは、たとえば全気前同時噴射の場合エン
ジンの１回松に１回であり、クランク角センサからの基
準位置信号（６気筒エンジンでは１２０°信号）に基づ
いて行われる。つまり、６気筒エンジンでは１２０°信
号の３回ごとの入力に対し１回の等間隔で噴射弁に駆動
パルスを出力する。

燃料噴射量の構成は“基本噴射量子各種増量補正ｍ″で
ある。ただし、噴射弁に作用する燃料圧力を一定に保持
させることで、噴射量は噴射弁の開弁パルス幅に対応す
る。このため、通常運献時の噴射パルス幅（Ｔｉ）は、
次式（１）によって計算される。

Ｔｉ＝ＴｐＸ（１＋にＴＷ＋　ＫＡＳ＋　ＫＡＩ＋　Ｋ
ＩＪＲ）Ｘ　ＫｐｃＸ　Ｑ　＋Ｔｓ ・・・（１） ここで、基本パルス幅（Ｔｐ）は吸入空気、１ｌ（Ｑａ
）とエンジン回松速度（Ｎｅ）とから決定される値（基
本噴射量相当量）で、このＴｐで決まる空燃比がベース
空燃比といわれる。

１に加算される値（水温増量補正係数ＫＴｌｌｌ＋始動
及び始動後増量補正係数ＫＡ５＋アイドル後増量補正係
ｒ＆Ｋ　Ａ＋　＋　７ｎ　合比Ｍ　正係ｊ２ｋ　Ｋ　ｖ
　Ｒ）　Ｉ！、エフ７ｏ−７−タ以外のセンサから入力
される各Ｓ運転条件に応じてＴｐを増量補正するための
係数である（たとえばｌｈｗは冷却水温（Ｔｗ）の低下
に伴い混合気を濃くするために導入される）。これらの
係数と１の総和は各種補正係数（ＣＯ）として表現され
る。ＫＦＣは７ユエルカツト係数である。

αは空燃比のフィードバック補正係数で、三元触媒を効
率良く機能させるために導入される値である。三元触媒
にて排気三成分（ＣＯ，ＩＩＣ，ＮＯｘ）を−挙に浄化
するためには、混合気の空燃比を理論空燃比を中心とし
たある狭い範囲内（この範囲はウィンドウと呼ばれる）
に収まるようにしなければならず、そのためには、制御
精度の高いフィードバック制御とすることが良いからで
ある。

第１７図はこの空燃比フィードバック補正係数ａを計算
するためのプログラムを示し、Ｓｌで空燃比のフィード
バック制御域（たとえば、空燃比センサが活性温度以上
に上昇していること、始動やアイドル時でないこと等を
満足する場合である。

なお、図ではｒ　Ｆ　／　Ｂ　１ｔｉｌｌ　ＩＩ域」で
略記する。）であることが判定されてより開始される。

Ｓｌでフィードバック制御域でない場合には、Ｓ１５で
ａがクランプされる。同図のプログラムはたとえば所定
のクランク角ごとに実行されるものである。

同図のプログラムでは、ａの制御中心が１．０で、かつ
ａが第１８図の下段に示すような周期的変化をする動作
（比例積分動作）の例を示し、この動作によれば１周期
が次の４つの場合（ｉ）〜（ｉＶ）から構成される。つ
まり、 （ｉ）空燃比がり一ンからリッチに反転した場合にステ
ップ的に比例分（ＰＲ）だけり−ン側に変化させる。

（１１）その後はリッチ継続中の積分分（］Ｒ）にて徐
々にリーン側に変化させる。

これに対して （ｉｉｉ）空燃比がリッチからり−ンに反転した場合に
はステップ的に比例分（ＰＬ）だけリッチ側に変化させ
る。

（ｉｖ）その後はり−ン継続中の積分分（ＩＬ）にて徐
々にリッチ側に変化させる。

というものである。

まず、上記（ｉ）〜（ｉｖ）の４つの場合分けの判定は
、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ９で空燃比センサの出力値と基準レベ
ル（Ｌ！ｌ論空論比燃比するセンサ出力値に相当する）
との大小比較と前回に行った大小比較との組み合わせに
て行なわれる。Ｓ３．Ｓ９のｒＲＬＪは前回の大小比較
の結果を格納しているフラグで、ＲＬｌｔは前回リッチ
であったことを、ＲＬ＝Ｌは前回リーンであったことを
それぞれ意味する。これより、Ｓ２．Ｓ３、Ｓ４へと進
むのは、リッチからリーンに反転した場合である。同様
にして、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ７へと進むのはリッチ継続であ
る場合、Ｓ２．Ｓ９．ＳＩＯへと進むのはリーンからリ
ッチに反転した場合、Ｓ２．Ｓ９，５１３−＼と進むの
はり−ン継続である場合である。なお、前記大小比較が
反転した直後にはそれぞれＳ４．ＳＩＯで７−７グが反
献後の値に変更されている。

こうして４つの場合分けがされると、Ｓ５．Ｓ７．Ｓｌ
１、Ｓ１３で各場合分けに応じて比例分（ＰＲとＰＬ）
と積分分（ＩＲとＩＬ）が次式により計算される。

ｐＲ＝　Ｋ、Ｘ　ＥＲＲＯＲ−（２） ΣＩＲ＝Σ１．＋　Ｋ　、　Ｘ　ＥＲＲＯＲ・・・（３
）ＰＬ＝　ＫＰＸ　ＥＲＲＯＲ・（４） ΣＩＬ＝Σｒ、　十Ｋ　、　Ｘ　ＥＲＲＯＲ・・・（５
）ただし、ＥＲＲＯＲは理論空燃比がらの偏差、ＫＰと
に１はフィードバック定数（Ｋｐは比例定数＋Ｋｌは積
分定数）で、フィードバック定数は（２）〜（５）式の
ようにリッチ側とり−ン側とで同じ値が採用されること
が多い。

そして、Ｓ６．Ｓ８．Ｓ１２．Ｓ１４でこれら比例分や
積分分を用いてフィードバック補正量ｒ＆＜ａ＞が計算
される。上記（ｉ）〜（１ｖ）との対応でいえば、（ｉ
）の場合ａ＝　ａ−Ｐ１１＋（ｉｉ　＞の場合α＝Ｑ　
　ＩＲｔ（ｉ’Ｉ：）の場合ａ　＝　ａ　＋Ｐ、（ｉｖ
　）の場合ｆｆ＝Ｑ＋＋１．である。ここに、これらの
数式の意味するところは、αとしてｍ納されていた値を
読み出して、これに１回当たりの補正量（ＰＲＩＩＲＩ
ＰＬＩＩＬ）を加減算し、加減算した値を改めてαとし
て格納するということである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような装置では、前記の積分定数（Ｋ１
）がエンジン回転速度、エンジン負荷、冷却水温等に応
じて定まる一定値であり、定常時と過渡時とでは異なる
値が採用されていないため、定常時にハンチング気味に
なったり、過渡時に空燃比の変動を吸収しされずに排気
有害成分を低減する上で限界が生じたりする。

たとえば、＠１８図に、システム誤差の集積であるベー
ス燃空比（空燃比の逆数）がリッチ側がらリーン側へと
ほぼステップ的に変化した場合（つまり過渡時）にａが
どう変化するかを示すと、αにも１点鎖線で示すように
ベース燃空比の変化に対応したステップ的変化となるこ
とが要求される。

つまり、１点鎖線がａの要求値を与える。

ところが、実際のα（実線で示す）は積分定数のもとに
変化するので、αの要求値に対してＢの区間で応答遅れ
を生じている。これは、積分定数が右上がりと右下がり
の各線分の傾きを定めるので、積分定数を大きくすれば
、ａを急激に変化させて応答性を改善することができる
のであるが、過渡時と同じ値の積分定数にて定常時の制
御を行うと、今度はハンチングが生じてしまうので、む
やみに積分定数を大きくすることができないからである
。

つまり、空燃比制御には定常時の安定性と過渡時の応答
性が同時に求められるところ、１つの積分定数でこれら
の要求をバランスさせるには、いずれにも偏らない値が
選択されるので、いずれかの運転時をとってみれば十分
な値が与えられているとはいえないのである。

そこで、空燃比センサにより検出された空燃比と目標空
燃比との大小関係が反転するごとに反転後の積算時間、
積算回転数、積算吸入空気量または積算燃料噴射量（こ
の積算時間等４つの変数をまとめて「積算パラメータ」
で総称する。）を測定し、この測定値に応じ、定常時に
は積分分が小さくなるように、これに対して過渡時には
Ｍｔ分分が大きくなるよう、それぞれ積分定数を異なら
せて設定するようにした装置を提案したく特願昭６３−
２４５８０５号）、ここに、同装置によれば、定常時に
ハンチングを抑制することができるばがりが、過渡時に
おけるａの応答遅れを防止して、排気有害成分を一層低
減することができることになった。

しかしながら、過渡時はやがて終了するものであり、過
渡終了の際にも、過渡時と同じ大きな積分定数が与えら
れるのでは、積分分が大きくなりっばなしとなって、過
渡時のオーバーシュートや減速時のアンダーシュートを
生じ、静定時間が艮弓くとともに、その間で空燃比制御
が不安定となる。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、空燃比反転後の積算パラメータの測定値に基づい
て、定常時や過渡時であるがどうかだけなく、過渡終了
であるがどうかをも判定することで、３つの運転時が分
離されるようにし、そのｌ’！定結果に応じ、各運転時
に異なる積分定数を設定するようにした装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように、エンジンの負荷（た
とえば吸入空気量Ｑａ）と回転速度（Ｎｅ）をそれぞれ
検出するセンサ１，２と、これらの検出値に応じて基本
噴射量Ｔｐ（＝　ＫＸ　Ｑａ／　Ｎｅ、ただし、Ｋは定
数）を算出する手段３と、実際の空燃比を検出するセン
サ４と、検出された空燃比と予め定めた目標空燃比（た
とえば理論空燃比）との偏差（ＥＲＲＯＲ）を測定する
手段５と、両室燃比の大小関係が反転したかどうかを判
定する手段６と、これが判定されるごとに反転後のＭＷ
パラメータを測定する手段７と、この測定値に基づいて
定常時、過渡時または過渡終了時であるかどうかをそれ
ぞれ判定する手段８〜１０と、判定結果に応じ、定常時
には小さな積分定数（Ｄ２）を、過渡時には大きな積分
定数（Ｄ３）を、過渡終了時には小から中程度の積分定
数（Ｄ４）をそれぞれ設定する手段１１〜１３と、これ
ら積分定数（０２〜Ｄ４）と前記偏差（ＥＲｌｌｏｌｌ
）から算出される積分分（１）を少なくとも含んで空燃
比のフィードバック補正量（ｌを算出する手段１４と、
この空燃比フィードバック１１１：ｆｆ１（ｌにて前記
基本噴射：ｆｌ（Ｔｐ）を補正して燃料噴射１！（Ｔｉ
）を決定する手段１５とを備える。

（作用） 定常時に小さな積分定数（Ｄ２）が与えられると、ハン
チングが抑えられて空燃比制御が安定するとともに、過
渡時には大きな積分定数（Ｄ３）が与えられることより
、空燃比フィードバック補正量＜ａ）が応答良（追従す
る。

一方、過渡終了の段階でも過渡時と同じ大きな積分定数
（Ｄ３）が与えられるとすれば、積分分が大きくなり過
ぎてオーバーシュートやアンダーシュートを生じてしま
う。しかじながＣ）、この考案によれば、過渡終了時に
は、定常時と同じ程度の小さなあるいは定常時よりは少
しだけ大きい積分定数（Ｄ４）が設定されることから、
そのときに算出される積分分が小さくなるので、オーバ
ーシュートなどを生じることがなく、これにて静定時間
が短くなり、また過渡終了後の運転へのつなぎも清らか
となる。

（実施例） 第２図はこの発明を燃料噴射方式のエンジンに適用した
システム図を表している。同図において、２４はスロッ
トル弁２３の上流の吸気通路に設けられ、エアクリーナ
を介し吸入される空気量（Ｑａ）に応じた信号°を出力
するエア７０−メータで、エンジン負荷センサとして機
能する。２５はクランク角の単位角度ごとの信号と基準
位置ごとの信号を出力するセンサ（クランク角センサ）
で、単位角度ごとの信号からはこれをコントロールユニ
ツ）４０でカウントすることによりエンジン回転速度（
Ｎｅ）が求められる。

２６は理論空燃比を境に急変する特性を有する酸素濃度
センサで、このセンサ２６からの信号は空燃比のフィー
ドパ・ンク制御信号として扱われる。

２７は水温センサ、２８はアイドルスイッチ、２９はノ
ックセンサ、３０はバッテリ、３１は車速センサ、３２
はキースイッチである。

４０はこれらセンサ類（２４〜２９）からの信号；／＋
（入力すれるコントロールユニットで、このユニット４
０では各種運転変数に基づき、各気筒の吸気ボートに設
けた燃料噴射弁３５がらの燃料量を増減することにより
、目標空燃比（理論空燃比）が得られるように制御が行
われる。たとえば、基本パルス幅Ｔｐ（＝にＸＱａ／Ｎ
ｅ、ただしＫは定数）を各種係数（ｃｏとＴｓ）と空燃
比のフィードバック補正係数（α）にて補正演算するこ
とにより、通常運（時の噴射パルス幅（Ｔｉ）を次式に
て決定する。

Ｔｉ＝Ｔｐｘ　ＣｏＸ　Ｑ　十Ｔｓ　　　　　　　　　
＝（６）ただし、αは後述するプログラムで、基本パル
ス幅（Ｔｐ＞、各種補正係数（ｃｏ）中の各係数（ｒこ
とえば水温増量補正係数ＫＴＷやアイドル後増量補正係
数ＫＡ１）、電圧補正分（Ｔｓ）といった値はメモ１７
（ＲＯＭ４３）に格納しであるテーブルを検索すること
によりそれぞれ求められる。

なお、コントロールユニット４０は点火時期制御とアイ
ドルスピードコントロール（ＩＳＣ）用のバルブ３７の
開度制御も同時に行なう。

第３図はコントロールユニット４０をマイクロコンピュ
ータでｖｔｒ＆した場合のブロック構成図で、入出力イ
ンター７エース（Ｉｌｏ）４１．ＣＰＵ４２゜ＲＯＭ４
３．ＲＡＭ４４．イグニッションキーをオ７しても記憶
情報を保持できるＲＡＭ（ＢＵＲＡＭ）４５およ１各種
信号のうちアナログ信号をデノタル信号に変換するＡ／
Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４６からなり、第１図の各手段
３．５〜１５の機能を備える。

第４図は、空燃比フィードバック補正係数＜ａ＞を計算
するためのプログラムを示し、所定のクランク角ごとに
実行される。同図は第１７図に対応させており、第１７
図と同一の部分には同一のステップ番号を付している。

なお、ステップ番号は操作の順につけるものであるが、
１７図と相違する部分を明らかにするため、その部分に
大きな番号をつけてあり、ここでは、相違する部分を主
に述べることにする。

第４図のＳ２１でＮというメモリの値を１ずつインクリ
メントする一方で、り一ンからリッチへの反転直後にＳ
２２であるいはその逆への反転直後にＳ２４でそれぞれ
このＨのメモリの値をクリアすると、リッチ継続中のＳ
２３あるいはリーン継続中のＳ２５ではこのＨのメモリ
の値が空燃比反転後の積算回転数を与える。

Ｓ２３．Ｓ２５ではこの空燃比反転後の積算回転数（Ｎ
）に基づいて積分分（ＩＲまたはＩＬ）を計算するので
あるが、その場合に７７シイ制御の考えかたを用いる。

具体的な７７シイ制御に入る前に、−殻内なファジィ制
御について概説すると（［内燃機関ＪＶｏｌ、２７Ｎｏ
、　３３９１９８８．１　第５０−第５４頁、同Ｎｏ、
３４０１９８８．２ｆ５６５〜７２頁、また昭和６２年
４月オーム社発行「ファジィシステム入門」第１７〜第
２０頁参照）、その枠組みは従来のフィードバック制御
の方法と同じであり、ｆｊＳｓ図に示すように、制御対
象からセンサなどを使って得られた制御量と目標値との
偏差を考えて、ファジィ制御装置により、制ｆｌｌＮ象
の操作量を決める。通常のフィードバック制御の場合は
、この制Ｗ装置の中に、制御対象の数学モデルを作る。

しかし、７７ノイ制御の場合には、［１ｆ−ｔｌ＋ｅｎ
〜」の形のルールを用いて記述し、〜の部分に７アノイ
集合を含む条件や操作量が書かれる。

具体的に、ガスストーブのつまみを調整することで室温
を一定にすることを考えると、その手順は次のようであ
る。

（ｉ）制御ルールの作成 ■ファジィ集合の定義：いま、「寒い」汀暑い」。

「はどほど」というあいまいなＷ葉の意味を表現したい
。零下では確実に「寒い」だろうし、４０℃もあれば確
実に「暑い」であろう。そして、その開には確実にはし
寒い」とも「暑い」ともい元ない温度が存在する。また
、５℃は１０℃より「寒い」という程度は大きいと考え
られる。そこで、その温度要素が［寒い」という集合に
属する度合（グレードともいう）を考える。グレード（
ω）は、完全に属するを１とし、完全にＩＩ＆さないを
Ｏとして、その間の数値で表す。すると、グレード（ω
）は第６図に示すように表現することができる。なお、
温度要素からグレード（ω）への関数をノンバシップ関
数と呼んでいる。

ここに、「＊い」なとの言葉の中に潜むあいまいさが数
値で表現されたことになる。たとえば、１７°Ｃについ
てみれば、「寒い」に対するグレードが０．２、「はど
ほど」に対するグレードが０．８、「暑い」に対するグ
レードが０．０であると判断される。

■制御ルールの作成二制御対象に対する知識が全くない
ならば、ルールを作るのにかなりの思考錯誤を必要とす
るが、ガスストーブにより室温を調整する場合ならば、
われわれの日常の経験を基にして、＃７図のようにルー
ルを作ることができる。

ルール１　：ｉｆ　　寒い　し１１　ｅ　ｎ　　つまみ
を５度開くルール２：ｉｆ　　はどほど　ｔｈｅｎ　　
なにもしないルール３　：ｉｆ　　暑いＬ　ｂ　ｅ　ｎ
つまみを５度閉じるなお、ルールにおいて、ｉｆ〜の「
〜」の部分を萌件部、Ｌ　Ｉｔ　ｅ　ｎ・・・の「・・
・」の部分を後件部と称している。

（ｉｉ）実行法 具体的に、室温が１７°Ｃである場合のつまみの操作量
を求める。

■各ルールの条件が１７℃とどのくらい適合するかを計
算する。これは、具体的には、１７℃に対するノンパシ
ップ関数の値を各ルールについて計算すれば良い。すな
わち、各ルールの適合度（ω１１　ただしｉは１〜３の
整数）は、次の通りである。

ルール１：ωｌ＝０．２ ルール２：ω２＝０．８ ルール３：ω、＝０．０ ■各ルールの適合度（ωｉ）による重み付き平均として
、つまみの捏作量（ΔＵ）を計算する。

ΔＵ＝（つまみを５度開＜）ＸＯ１ ＋（なにもしない）×ω２ ＋（つまみを５度閉じる）×ω３ ＝（つまみを５度開（）Ｘｏ、２ ＋（なにもしない）ＸＯ，Ｓ ＋（つまみを５度閉じる）ＸＯ，Ｏ ＝（つまみを１度開く） この結果、室温が１７℃である場合は、つまみが１度開
かれることになる。

こうした７アシイＩＩＩ御の手順を積分分（ＪＲまたは
ＩＬ）の計算に適用してみようというわけである。

ここでも、上述した手順にしたがって説明する。

（ｉ）制御ルールの作成 ■７７ノイ集合の定義：空燃比反転後の積算回転数（Ｎ
）より判断される「定常」汀過渡」、「過渡終了」とい
ったあいまいな言葉について、メンバシップ関数をどの
ように与えたら良いであろ）か、結論から先に述べると
、これらに対するメン４シップ関敗゛（「定常」につい
てａｉｒ過渡」についてｂ汀過渡終了」についてＣ）を
第８図に示すように台形状の連続値で与える。

この場合、横軸は空燃比反転後の積算回転数（Ｎ）であ
るが、このＮと等価なものに、空燃比反転後の積算時間
、積算吸入空気量あるいは＋ｒｔ　ｎ燃料噴射量がある
ので、第８図ではこれらをまとめて［反伝後の積算パラ
メータ」として表示している。

同図において、たとえば、反軟後の積算回転数がＮ１で
あれば、「定常」に対する適合度（Ｓ）がＳ＝０゜５、
「過渡」に対する適合度（Ｍ）がＭ＝０．５、「過渡終
了Ｊに対する適合度（Ｌ）がＬ＝０．０であると判断さ
れる。

なお、ファジィ制御の場合には、直線や台形の形のメン
バシップ関数を用いることが多いが、曲線であっても良
いし、離散値のままでも構わない。

■制御ルールの作成：第９図はルール表で、３つのルー
ルＲａ”Ｒｃを以下に記す。

ルールＲａ：ｉｆ　　定常　　　ｔ　ｂ　ｅ　ｎ　　Ｄ
　２ルールＲｂ：ｉｆ　　過渡　　　ｔ）＋ｅｎ　　Ｄ
３ルールＲｃ：ｉｆ　　過渡終了　Ｌ　ｂ　ｅ　＋１　
０４ただし、Ｄ２〜Ｄ４は定常、過渡、ｆ４渡終了であ
る場合に設定する積分定数であり、Ｄ２は小さり、Ｄ３
は大きく、これに対してＤ４についてはＤ２とほぼ同じ
か中程度の値に定める。

上記ルールＲａ＝Ｒｃは経験則から得られるものである
。たとえば、「定常１時に、小さな積か定数（Ｄ２）と
するのは、この積分定数から計算される積分分を小さく
してハンチングを抑え、「定常」時に空燃比制御が安定
するようにするためである。一方、「過渡」時に大きな
積分定数（Ｄ３）とするのは、その場合の積分分を太き
（して、応答良く空燃比フィードバック補正係数ａを変
化させるためである。

「過渡終了」で再び小から中程度の積分定数（０４）と
するのは、「過渡」時が終了した後までも積分分を大き
くしていると、オーバーシュートやアンダーシュートを
生じて空燃比制御が不安定となるからである。

（１１）実行法 これは、第１０図で示すプログラムにて実行させる。つ
まり、ｆｆ５１０図は第４図のＳ２３．Ｓ２５の内容を
なすものである。ただし、いずれの場合も同じ動作とな
るので、ここでは、Ｓ２３の場合で代表させるものとす
る。

Ｓ３１で、読み込んだ空燃比反転後の積算回転数（Ｎ）
から各ルール（Ｒａ−Ｒｃ）の適合度ｓ−ｉ、（メンバ
シップ関ｒ＆ａについてＳ、メンバシップ関数すについ
てＮ。

メンバシップ関数ＣについてＬ）を算出する。ここに、
適合度を求めることは、「定常」汀過渡」または「過渡
終了」のいずれにあるかを判定することに相当する。つ
まり、ｐｌＳ１図において手段８〜１０の機能を果たす
部分である。

Ｓ３３では積分定数（Ｄ２〜Ｄ４）を用いて次式（７）
〜（９）により各場合の積分分（１２〜１４）を算出す
る。

１２＝　Ｄ２Ｘ　Ｔｌ）　　　　　　　　　　　　・・
・（７）１ｓ＝Ｄ３ＸＴｐ　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・（８）１４＝Ｄ４ＸＴｐ　　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・（９）これは、１図の手段
１４の機能の一部に相当する。なお、１１〜１３の機能
はメモリが果たすことになる。

上式（７）〜（９）のＴｐはエンジン負荷と回軟速度と
から定まる基本パルス幅である。ここに、通常のフィー
ドバック制御では、積分定数と空燃比偏差（ＥＲＲＯＲ
）とから積分分が計算されるのであるが、この例の酸素
濃度センサによれば、理論空燃比よりリッチ側であるか
り一ン側であるかしか検出することができないため、空
燃比偏差を測定することができない。このため、運転パ
ラメータにより変化する値としてＴＩ）を採用している
のである。

なお、Ｔｐの外に冷却水温ｒＰ他の運転条件を加味して
１２〜Ｉ４を計算するようにしても構わない。この場合
には、他の運転条件に適したものとなることはいうまで
もない。また、広域空燃比センサのように理論空燃比を
外れた空燃比をも精度良く検出することができるらので
は、上式（７）〜（９）のＴＩ）を空燃比偏差（ＥＲ１
’１ＯＲ）で置き換えれば良い。

Ｓ３４では次式によＩ）、操作量としての積分分（ＩＲ
）を計算する。

ＩＲ：　１２Ｘ　Ｓ＋ＩａＸ　Ｎ＋１４Ｘ　Ｌ　　　　
　　　・・・（１０）ここに、ＩＲは各ルールの適合度
（Ｓ−Ｌ）を重みとする１２〜１番の平均である。

式（１０）は式（７）〜（９）を代入することで次式で
も表すことができる。

Ｉｎ＝　（Ｄ２Ｘ　Ｓ＋　Ｄ３Ｘ　Ｈ＋　Ｄ４Ｘ　Ｌ）
Ｘ　Ｔｐ　　　・・・（１１）ここで、この実施例の作
用を述べると、「定常」時と「過渡」時とで積分定数が
分離され、「定常」時には小さな積分定数（Ｄ２）が与
えられるので、空燃比制御が安定するとともに、「過渡
」時には大きな積分定数（Ｄ３）が与えられることより
、ａが応答良く追従する。

一方、「過渡終了」の段階でも「過渡」時と同じ大きな
積分定数（Ｄ３）が与えられるとすれば、その積分定数
から計算される積分分が大きくなり過ぎてオーバーシュ
ートやアンダーシュートを生じてしまう。しかしながら
、この例によれば、「過渡終了」時については、「過渡
」時よりは小さく、し定常１時と同じ程度の小さな積分
定数（Ｄ４）が設定されることから、積分分が小さくな
るので、オーバーシェードやアンダーシュートを生じる
ことがな（、これにて静定時間が短くなる。また、「過
渡終了」後の運転へのつなぎも滑らかとなる。

さらに、メンバシップ関数（ａ＝ｃ）とルール表を用い
ての７１シイ制御により、積分分（ＩＲＩＩＬ）を求め
るのであれば、第９図で示した後件部の数（この例では
３つ）だけのマツチングで足りるので、現実面での適合
が容易となり、コスト的に有利となる。これは、「定常
」汀過渡］、「過渡終了」といったあいまいな値につい
ては第８図で示なようにメンバシップ関数で与えておく
だけで良い、つまり机上検討できる値はメンバシップ関
数のような７Ｔノイ集合として与えておけば足りろから
である。

次に、第１１図は他の実施例のプログラムで、ＰｊＩＪ
１０図に対応させて示す。この例では、運転条件に応じ
、第８図で示した３つのメンパンツブ関５１（ａ、ｂ、
ｃ）の各長さ（メンバシップ関数ａについテ［２ＳＪＩ
メンバシツプ関数ｂ１こついてｒ、ｅ＆Ｊ」、メンバシ
ップ関数Ｃについてｒ、ｒＪ）を変化させるようにして
あり、！ｎｌ１図のＳ４１とＳ４２で、そのときの運転
束Ｖトに応じてメンバシップ関数の各長さ（ｊｓ−ｅＬ
）を求め、求めた各長さからメンバシップ関数（ａ〜Ｃ
）を設定している。

なお、運転条件については、エンジン負荷（たとえば基
本パルス幅Ｔｐ）＋エンジン回転速度（Ｎｅ）。

冷ノＪ水温（ＴＷ）のいずれかもしくはこれらの組み合
わせが考えられるが、Ｓ４１では３つのＴｐ　＋　Ｎｅ
　＋　ＴＷを組み合わせた場合を示している。

上記長さ（、ｔ’　ｓ−！　Ｌ）は、正確には第８図に
おいて斜線部の水平方向長さをいい、たとえばｅｓが長
くなることは、メンバシップ関数（ａ）のうち右下がり
の斜線部が右方向に水平移動することを意味する。

ここではｅｓで代表させて、その特性を第１２図〜第１
５図に示す。ただし、第１２図と第１３図の特性は空燃
比反伝後の各積算パラメータに共通するもの、第１４図
は積算パラメータが積算回軟数、積算吸入空気量または
積算燃料噴射量である場合の特性、第１５図は積算パラ
メータが積算時間である場合の特性である。

第１２図〜＃ＩＪ１５図に示す特性は、空燃比反転後の
＃ＲＷ、パラメータに大きく影響するデッドタイム（τ
）を考慮するものである。ここに、デッドタイム（τ）
とは、次式にて定義されるものをいう。

τ＝τｌ＋τ２＋τ３＋τ４＋τ５　　　・・・（１２
）ただし、τ！からτ５の内室は以下の通りである。

τ１：噴射弁から噴射された燃料がシリングに吸入され
るまでに要する時間 τ２：吸入、圧縮、ＩＳ発、排気に要するむだ工程の時
間 τ３：排気がシリンダから酸素濃度センサに到達するま
での遅れ時間（排気到達遅れ時開）τ４＝酸素濃度セン
サに排気が到達してからセンサが応答して出力するまで
の時間（センサ応答遅れ時間） ｒ５：センサからの信号を受けて演算処理を行い噴射す
るまでの時間（演算処理待ち時間）ここで、ｆｊｔＪ１
２図は前述の排気到達遅れ時間（τ３）を考ＩＦシたも
のである。長さ（！Ｓ）は空燃比が反転するのを待つ時
間に相当し、エンジン負荷が小さくなると、τ３がその
分長くなるので、ｆ５も艮くする必要があるからである
。同様にして、第１３図は前述のτ１を考慮するもので
、低水温であるほど燃料のｎ化が悪くτ１が艮びくので
、これに対応して！Ｓを艮くするのである。また、第１
５図は前述のむだ工程の時間（τ２）を考慮している。

ｅ５が仮に１０％艮くなった場合のメンバシップ関数（
ａ”ｃ）の変化を説明すると、第８図にすＳいて、メン
バシップ関数（ａ）のうち右下がり斜線部が実線から破
線へと右方向に１０％分平行移動する。これに対して、
メンバシップ関数（ｂ）のうち左下がり斜線部、右下が
り斜線部ともに、１０％分だけ右方向へ移動するのであ
るが、メンバシップ関数（ａ）の右下がり斜線部の移動
分があるので、合計２０％分平行移動する。同様にして
、メンバシップ関数（Ｃ）のうち左下がり斜線部は３０
％分右方向に平行移動する。つまり、メンバシップ関数
が横方向に伸びたり縮んだりするイメージである。

メンバシップ関数（ａ＝ｃ）は、「定常」、「過渡」あ
るいは「過渡終了」であるかどうかの判定を行う規準で
あるため、この他の実施例のように、メンバシップ関数
（ａ−ｃ）が運転条ｐＦ　（、Ｔｐ　ｒ　Ｎｅ　＋　Ｔ
ｗ　）に応じて変化し、そのときの運転条件に応じた判
定の規準が作られることになると、低負荷と高負荷、低
回松速度と高回転速度あるいは低水温と高水温のように
運軒条件が大きく相違しても、「定常」汀過渡」あるい
は「過渡終了」の判断が正確になされる。

第８図で示したメンバシップ関数は１次元であるが、多
次元でも設定することができる。また、前述の２つの実
施例では、積分分（ＩＲＩ　ＩＬ）を求めるのに７７シ
イ制御を用いたが、比例分（ＰＲＩＰＬ）をも含めた形
で、表現することもできる。たとえば、第１６図に２次
元のメンバシップ関数とこれに対応する８つのルールを
用いたものを示す。同図において、ｅ、「はそれぞれ「
冷却水が冷たい」汀冷却水は暖まっている」に対するメ
ンバジップ関数、またｄは比例分に対するメンバシップ
関数である。

この場合には、Ｗｔ分分（１）と比例分（Ｐ）とを合わ
せてΔａ（正負の符号を含む）で表現すると、Δａ　＝
　１（ＤＩＸ　Ｊ＋　Ｄ２Ｘ　Ｓ＋　Ｄ３Ｘ　Ｍ＋Ｄ４
Ｘ　Ｌ）Ｘ　Ｃ＋　（Ｄ５Ｘ　Ｊ十Ｄ６Ｘ　Ｓ十Ｄ７Ｘ
　Ｍ＋Ｄ８Ｘ　Ｌ）Ｘ　＋月Ｘ　（Ｊ＋　（１−Ｊ）Ｘ
　Ｔｐｌ ・・・（１３） となる。

ただし、Ｄ６〜Ｄ８は積分定数で、Ｄ６は小さく、Ｄｌ
は大きく、Ｄ８は小から中程度に設定される。また、Ｄ
ｌとＤ５は比例定数、Ｊはメンバシップ関数（ｄ）から
得られる適合度、Ｃはメンバシップ関数（ｅ）がら得ζ
）れる適合度、１１はメンバシップ関数（ｆ）から得ら
れる適合度である。

ここに、メンバシップ関数（ａ−Ｃ）とこれに対応する
積分定数（Ｄ２〜Ｄ４）だけで考えたのが、第８図と第
９図であった。

なお、第１６図において、左側に示した冷却水温につい
てのメンバシップ関数（ｅ、ｆ）については、冷却水温
の代わりにエンジン負荷、エンジン回転速度についての
メンバシップ関数を作ることもできる。さらに、帆面に
直交する方向にエンジン負荷あるいはエンジン回転速度
のメンバシップ関数を作れば、この場合には３次元とな
る。

（発明の効果） この発明は空燃比反転後の積算パラメータの測定値に基
づいて、定常時、過渡時または過渡終了時であるかどう
かを判定し、その判定結果に応じ、定常時には小さな積
分定数を、過渡時には大島な積分定数を、過渡終了時に
は小から中程度の積分定数を設定するようにしたため、
定常時のハンチングの抑制と過渡時の応答遅れの防止と
を図りつつ、過渡終了の際のオーバーシュートやアンダ
ーシュートを防止して、静定時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

ｆｊＳ１図はこの発明のクレーム対応図、ｐｌＳ２図は
この発明の一実施例のシステム図、第３図はこの実施例
の制御系のブロック図、第４図と第１０図はこの実施例
の演算内容を説明するための流れ図、ＰＪＳ５図ないし
第７図は一般的な７７シイ制御を説明するための図、Ｐ
ＩＩＩｓ図は前記実施例のメンバシップ関数の特性図、
第９図はこの実施例の制御ルール表である。 第１１図は他の実施例の演算内容を説明するための流れ
図、第１２図ないし第１５図はこの実施例のメンバシッ
プ関数ａの長さ（！ｓ）の特性図、第１６図はもう１つ
の他の実施例の２次元メンバシップ関数とこれに対応す
るルール表をまとめて示す図である。 第１７図は従来例の演算内容を説明するための流れ図、
ｐｔＳ１８図は同じ（従来例の作用を説明するための波
形図である。 １・・・エンジン負荷センサ、２・・・エンジン回転速
度センサ、３・・・基本噴射量算出手段、４・・・空燃
比センサ、５・・・偏着測定手段、６・・・反転ｔす定
手段、７・・・測定手段、８・・・定常時判定手段、９
・・・過渡時判定手段、１０・・・過渡終了時判定手段
、１１〜１３・・・積分定ａ設定手段、１４・・・空燃
比フィードバック補正量算出手段、１５・・・燃料噴射
量決定手段、２４・・・エア７０−メータ、２５・・・
クランク角センサ、２６・・・酸素濃度センサ（空燃比
センサ）、３５・・・Ｉ料１’Ｊｔ射弁、４０・・・コ
ントロールユニット。 第３′＠ 第８図 第９ 図 第１２図 第１４図 エンジン回転速度Ｎｅ 竺１３図 貢１５図 エンジン回転速度Ｎｅ 第１６図 １１１７ＷＩＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの負荷と回転速度をそれぞれ検出するセンサと
   、これらの検出値に応じて基本噴射量を算出する手段と
   、実際の空燃比を検出するセンサと、検出された空燃比
   と予め定めた目標空燃比との偏差を測定する手段と、両
   空燃比の大小関係が反転したかどうかを判定する手段と
   、これが判定されるごとに反転後の積算パラメータを測
   定する手段と、この測定値に基づいて定常時、過渡時ま
   たは過渡終了時であるかどうかをそれぞれ判定する手段
   と、判定結果に応じ、定常時には小さな積分定数を、過
   渡時には大きな積分定数を、過渡終了時には小から中程
   度の積分定数をそれぞれ設定する手段と、これら積分定
   数と前記偏差から算出される積分分を少なくとも含んで
   空燃比のフィードバック補正量を算出する手段と、この
   空燃比フィードバック補正量にて前記基本噴射量を補正
   して燃料噴射量を決定する手段とを備えることを特徴と
   するエンジンの空燃比制御装置。