JPH0226695B2 - - Google Patents

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JPH0226695B2
JPH0226695B2 JP59009443A JP944384A JPH0226695B2 JP H0226695 B2 JPH0226695 B2 JP H0226695B2 JP 59009443 A JP59009443 A JP 59009443A JP 944384 A JP944384 A JP 944384A JP H0226695 B2 JPH0226695 B2 JP H0226695B2
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Japan
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learning
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air
fuel ratio
injection amount
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Japan Electronic Control Systems Co Ltd
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Priority to US06/768,480 priority patent/US4655188A/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は電子制御燃料噴射式内燃機関における
空燃比の学習制御装置に関する。
＜背景技術＞ 電子制御燃料噴射式内燃機関において、噴射量
Tiは次式によつて求められる。
Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ここでTpは基本噴射量で、 Tp＝Ｋ×Ｑ／Ｎ である。Ｋは定数、Ｑは吸入空気流量、Ｎはエン
ジン回転数である。COEFは各種補正係数であ
る。αは後述する空燃比のフイードバツク制御
（λコントロール）のための空燃比フイードバツ
ク補正係数である。Tsは電圧補正分で、バツテ
リ電圧の変動による電磁式燃料噴射弁の噴射量変
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O2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
判定し、理論空燃比になるように燃料の噴射量を
制御するわけであり、このため、前記の空燃比フ
イードバツク補正係数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つて
いる。
ここで、空燃比フイードバツク補正係数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、O2センサの出力とスライスレベル
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Ｉ分ずつ
徐々に下げて（上げて）いき、空燃比を薄く（濃
く）するように制御する。
但し、λコントロールを行わない領域ではα＝
１にクランプし、各種補正係数COEFの設定によ
り、所望の空燃比を得る。
ところで、λコントロール領域でα＝１のとき
のベース空燃比を理論空燃比（λ＝１）に設定す
ることができればフイードバツク制御は不要なの
であるが、実際には構成部品（例えばエアフロー
メータ、燃料噴射弁、プレツシヤレギユレータ、
コントロールユニツト）のバラツキや経時変化、
燃料噴射弁のゴミ付着あるいは摩耗等による特性
の変化、運転条件や環境の変化等の要因でベース
空燃比のλ＝１からのズレを生じるので）フイー
ドバツク制御を行つている。
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時に、ベース空燃
比の段差をフイードバツク制御によりλ＝１に設
定するまでに時間がかかる。そして、このために
比例及び積分定数（Ｐ／Ｉ分）を大きくするの
で、オーバーシユートやアンダーシユートを生
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
ズレをもつ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の悪いところで
運転がなされることになり、触媒の貴金属量の増
大によるコストアツプの他、触媒の劣化に伴う転
換効率の更なる悪化により触媒の交換を余儀なく
されるという問題点があつた。
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、過渡時に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、かつ、Ｐ／Ｉ
分を小さくすることを可能にして制御性の向上を
図り、これらにより触媒の原価低減等を図るベー
ス空燃比学習制御装置が考えられた。
すなわち、RAMに機関回転数及び負荷の運転
条件に対応した学習補正係数α0のマツプを設け、
噴射量Tiを計算する際に次式の如く基本噴射量
Tpをα0で補正する。
Ti＝Tp×COEF×α×α0＋Ts そして、α0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条件と
αの制御中心値αcとを検出する。
(ii) 前記機関運転条件に対応して現在までに学習
され記憶されているα0を検索する。
(iii) αcとα0よりα0＋Δα／Ｍの値を求め、その結
果（学習値）を新たなα0として記憶を更新す
る。
なお、Δαは基準値α1からの偏差量を示し、 Δα＝αc−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。
ところで、このような従来の空燃比フイードバ
ツク制御における学習方式では、偏差量Δαは定
常状態でないと検出の精度が得られないため、定
常状態でのみΔαを検出して学習を行つているが、
これでは過渡運転状態時に、一時的にしか運転し
ない運転領域では学習が行われない。
このため、学習の進行度が大きな領域（以下学
習領域という）と、それ以外の学習の進行度が小
さな領域（以下未学習領域という）とを生じてし
まう。そして、この状態で運転状態が変化したと
すると、系に空燃比のズレを生じた場合、学習領
域と未学習領域とではαと空燃比λとの対応にズ
レを生じているため、学習領域と未学習領域との
間を移動する際に空燃比λに段差を生じ、過渡状
態における排気エミツシヨン特性の悪化や燃費の
悪化等を招き、実質的に学習による効果が挙らな
かつた。
また、未学習領域相互間を移動する過渡運転時
も学習補正係数α0の信頼性に劣るため空燃比フイ
ードバツク補正係数αのオーバーシユートやアン
ダーシユートを抑制できず、この面からも排気エ
ミツシヨン特性の悪化、燃費の悪化を招いてい
た。
一方、前記したベース空燃比のλ＝１からのズ
レを生じる要因の中、燃料噴射弁のゴミ付着ある
いは摩耗、バラツキ等による特性の変化に基づく
ものは可なり大きな割合を占めると考えられる。
この場合、燃料噴射量Ti（又はTp）の等しい
領域ではTiの計測誤差ΔTiも等しくなると考え
られる。
＜発明の目的＞ 本発明は以上の点に鑑みなされたもので、学習
進行度の大きな運転領域で学習された学習値に基
づいて、当該運転領域と燃料噴射量が等しい学習
進行度の小さな運転領域における学習を行うこと
により学習値の信頼性を向上し、もつて空燃比制
御精度を向上した電子制御燃料噴射式内燃機関に
おける空燃比の学習制御装置を提供することを目
的とする。
＜発明の構成＞ このため本発明は、第１図に示すように、吸入
空気流量と機関回転数とから基本噴射量を演算す
る基本噴射量演算手段と、排気系に設けたO2セ
ンサ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比例積分制御による
空燃比フイードバツク補正係数を設定する空燃比
フイードバツク補正係数設定手段と、機関回転数
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、空燃比フイー
ドバツク補正係数と学習補正係数とから新たな学
習補正係数を設定し、且つ、その学習補正係数で
RAM内の同一機関の運転条件のデータを更新す
る第１の学習補正係数更新手段と、前記第１の学
習補正係数更新手段における各種運転条件毎のデ
ータ更新回数に基づき学習進行度を判定する学習
進行度判定手段と、学習補正係数のデータの更新
時、該データに基づいて更新される運転条件に対
して燃料噴射量が等しく、且つ前記学習進行度判
定手段により学習進行度が小と判定される他の運
転条件における学習補正係数のデータを設定し、
RAMのマツプを記憶更新させる第２の学習補正
係数更新手段と、基本噴射量に空燃比フイードバ
ツク補正係数と学習補正係数とを乗算して噴射量
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、を設けた構成
とする。
＜実施例＞ 以下に実施例を説明する。
第２図にハードウエア構成を示す。
１はCPU、２はＰ−ROM、３は学習制御用の
CMOS−RAM、４はアドレスデコーダである。
尚、RAM３に対しては、キースイツチOFF後も
記憶内容を保持させるためバツクアツプ電源回路
を使用する。
燃料噴射量の制御のためのCPU１へのアナロ
グ入力信号としては、熱線式エアフローメータ５
からの吸入空気流量信号、スロツトルセンサ６か
らのスロツトル開度信号、水温センサ７からの水
温信号、O2センサ８からの排気中酸素濃度信号、
バツテリ９からのバツテリ電圧があり、これらは
アナログ入力インタフエース１０及びＡ／Ｄ変換
器１１を介して入力されるようになつている。１
２はＡ／Ｄ変換タイミングコントローラである。
デジタル入力信号としては、アイドルスイツチ
１３、スタートスイツチ１４及びニユートラルス
イツチ１５からのON・OFF信号があり、これら
はデジタル入力インタフエース１６を介して入力
されるようになつている。
その他、クランク角センサ１７からの例えば
180゜毎のリフアレンス信号と1゜毎のポジシヨン信
号とがワンシヨツトマルチ回路１８を介して入力
されるようになつている。また、車速センサ１９
からの車速信号が波形整形回路２０を介して入力
されるようになつている。
CPU１からの出力信号（燃料噴射弁への駆動
パルス信号）は、電流波形制御回路２１を介して
燃料噴射弁２２に送られるようになつている。
ここにおいて、CPU１は第３図に示すフロー
チヤート（燃料噴射量計算ルーチン）に基づくプ
ログラム（ROM２に記憶されている）に従つて
入出力操作並びに演算処理等を行い、燃料噴射量
を制御する。
次に第３図のフローチヤートについて説明す
る。
S1でエアフローメータ５からの信号によつて
得られる吸入空気流量Ｑとクランク角センサ１７
からの信号によつて得られる機関回転数Ｎとから
基本噴射量Tp（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ）を演算する。
S2で各種補正係数COEFを設定する。
S3でO2センサ８の出力電圧とスライスレベル
電圧とを比較して比例積分制御により空燃比フイ
ードバツク補正係数αを設定する。但し、λコン
トロールを行わない領域でα＝１にクランプす
る。
S4でバツテリ９からのバツテリ電圧に基づい
て電圧補正分Tsを設定する。
S5では、機関運転状態を示すパラメータとし
て例えば機関回転数Ｎ及び基本噴射量（負荷）
Tpによる運転領域を複数のエリアに区画し、各
エリア毎に後述する学習補正係数α0に記憶させた
マツプ（RAM３に記憶）から現在の（Ｎ、Tp）
が存在するエリアを検索し該エリアを示すデータ
をRAM３の所定番地Ａにセツトする。
S6では前記番地Ａにセツトされた現在の（Ｎ、
Tp）が存在するエリアのデータを同じくRAM３
の番地LAにセツトされた前回検索された（Ｎ、
Tp）が存在するエリアのデータと比較し、同一
であるか否かを判定する。そして、YESである
とき、即ち、進行状態が略同一であると判定され
た場合はS7へ進む。
S7では、O2センサ８の出力電圧がS6の判定が
YESとなつてからｎ回反転したか否かを判定し、
YESの場合はS8へ進む。
即ち、S6、S7は運転状態が定常状態であるか
否かを判別するために設けられており、S6、S7
の判定がYESである場合は定常状態であると判
定される。かかる定常状態判定方法は簡易にし
て、かつ、高精度に行えるが、この他例えば車速
一定、ギヤ位置が非ニユートラル、スロツトル開
度一定で所定時間を経過したか否かをによつて判
定する方法等を採用してもよい。そして、S6又
はS7いずれかの判定がNOである場合は非定常状
態と判別され、この場合は後述するS8〜S15まで
の過程を経ることなくS16へ進む。
S8では空燃比フイードバツク補正係数αの定
常運転状態における制御中心値αcを演算する。
これは、例えば空燃比フイードバツク補正係数α
の値が増減して反転してから反転するまでの平均
値を求めるか、反転時の空燃比フイードバツク補
正係数αの値だけの平均値を求めるようにしても
よく、このようにすれば定常状態における制御値
αcをより的確に求めることができる。
S9では機関回転数Ｎ及び基本噴射量Tpから
RAM３の前記（Ｎ、Tp）が存在するエリアに記
憶されている（Ｎ、Tp）に対応する学習補正係
数α0を検索する。尚、前記マツプに記憶されるα0
の値は学習が開始されていない時点では全てα0＝
１となつている。
S10ではS9において検索された学習補正係数α0
とS8において演算された制御中心値αcとから次
式にしたがつて演算を行い、その値を新たな学習
補正係数α0として設定し、α0マツプの当該エリア
内の値を更新すると共に、該エリア毎に設けられ
た学習カウンタのカウント値を更新する。
α0←α0＋Δα／Ｍ 尚、Δαはαcは基準値との偏差量を示し、 Δα＝αc−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。
学習補正係数α0の学習時偏差量Δαを加える割
合を決定するＭの値は一定としてもよいが、機関
回転数に比例した値とすればαのPI制御係数を
噴射周期の増大に応じて減少させることができる
ので、より高精度な噴射量制御が行える。
S11ではRAM３の番地LAにセツトされている
前回の（Ｎ、Tp）のエリアのデータを番地Ａに
セツトされている現在の（Ｎ、Tp）のエリアの
データを転送することによつて更新する。
S12でRAM３のα0マツプから、現在の運転条
件（Ｎ、Tp）における燃料噴射量Tiと等しいTi
を持つ運転条件のエリアを検索する。
S13では、S12で検索した各エリアにおける学
習カウンタのカウント値Ｃを検索し、次いでS14
において、前記各エリアのカウント値が所定値
C1以下であるか否かを判定することによつて学
習進行度を判定する。
そして、前記S14における判定がYESの場合、
即ち学習進行度が小のエリアと判定された場合は
S15に進んで当該エリアにおける学習補正係数α0
のデータを現在のエリアで学習された学習補正係
数α0のデータと置換して更新する。
S14の判定がNOの場合、即ち、学習進行度が
大と判定されたエリアでは、データを更新せず現
状に保持する。
S16では噴射量Tiを次式に従つて演算する。
Ti＝Tp×COEF×α×α0＋Ts ここで、定常状態の場合は学習補正係数α0とし
てS10で更新されたものが用いられ、過渡状態の
場合はS10による更新がなされない状態のものが
用いれる。
以上で噴射量Tiが計算され、S17でこの噴射量
Tiに相応する駆動パルス信号が電流波形制御回
路２１を介して燃料噴射弁２２に所定のタイミン
グで与えられる。
一方、λコントロールを行わない領域では前述
したように空燃比フイードバツク補正係数αが１
にクランプされ、学習値更新は行われないが、運
転状態に対応してα0の検索は行われる。よつて噴
射量は次式で与えられる。
Ti＝Tp×COEF×α0＋Ts 但し、Tp＝Ｋ×Ｑ／Ｎ このようにすれば、学習進行度小のエリアにお
いても学習補正係数α0が学習が行われたエリアの
信頼性に優れた学習補正係数に基づいて更新され
るため、学習領域と未学習領域の間を移動する際
の空燃比λの段差を解消でき、かつ、未学習領域
相互間を移動する過渡運転時にも、実質的に学習
の進行度が高められていることにより、空燃比フ
イードバツク補正係数αのオーバーシユートやア
ンダーシユートを抑制でき、λ＝１への整定が早
められ、制御性が大幅に向上する。
尚、本実施例では学習されたデータでそのまま
未学習領域におけるデータを更新する構成とした
が、λ＝１からのズレに対して燃料噴射量の計測
誤差が及ぼす影響の割合を考慮し、未学習領域に
おけるデータの所定割合分を更新するようにして
もよい。この他、学習されたデータと未学習領域
における旧データとを加重平均等により平均化し
た値で更新するようにしてもよい。
又、未学習領域の学習カウント値による判定
も、学習された領域における学習カウント値と比
較し、これより下回る領域を未学習領域と判定し
て行つたり、あるいは全エリアの毎のカウント値
の割合によつて判定する方法でもよい。このよう
にすれば、学習初期から未学習領域における学習
補正係数の更新即ち実質的な学習を行えると共
に、全体的に学習が進行した後も実質的な未学習
領域（実際の学習頻度が小さく学習の信頼性に乏
しい領域）の学習補正係数を更新でき、永続的に
良好な学習を行える利点がある。
さらに、本実施例では省略したが、学習進行度
大のエリアでは空燃比フイードバツク補正係数α
のＰ、Ｉ分を減少して、オーバーシユート、アン
ダーシユートの抑制を図るようにしてもよい。
＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば最新の学習
補正係数α0のデータに基づいて該学習された運転
領域と燃料噴射量の等しい学習進行度小の運転領
域のデータを更新する構成としたため、学習領域
と未学習領域との間を移動する際の空燃比の段差
を解消できると共に、学習領域相互間は勿論のこ
と未学習領域相互間を移動する過渡運転時にも、
空燃比フイードバツク補正係数のオーバーシユー
トやアンダーシユートを抑制でき、λ＝１への整
定が早められる。この結果、空燃比フイードバツ
ク制御精度を大幅に向上でき、もつて排気エミツ
シヨン特性を良化でき燃費向上にもつながる等優
れた特長を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成をブロツク図、第２図は
本発明の一実施例を示すハードウエア構成図、第
３図は同上実施例の制御過程を示すフローチヤー
トである。 １……CPU、３……学習制御用CMOS−
RAM、５……エアフローメータ、８……O2セン
サ、１７……クランク角センサ、２２……燃料噴
射弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 吸入空気流量と機関回転数とから基本噴射量
    を演算する基本噴射量演算手段と、排気系に設け
    たO2センサ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比例積分制
    御による空燃比フイードバツク補正係数を設定す
    る空燃比フイードバツク補正係数設定手段と、機
    関回転数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、空燃
    比フイードバツク補正係数と学習補正係数とから
    新たな学習補正係数を設定し且つその学習補正係
    数でRAM内の同一の機関運転条件のデータを更
    新する第１の学習補正係数更新手段と、前記第１
    の学習補正係数更新手段における各種運転条件毎
    のデータ更新回数に基づき学習進行度を判定する
    学習進行度判定手段と、学習補正係数のデータの
    更新時、該データに基づいて更新される運転条件
    に対して燃料噴射量が等しく、且つ前記学習進行
    度判定手段により学習進行度が小と判定される他
    の運転条件における学習補正係数のデータを設定
    し、RAMのマツプを記憶更新させる第２の学習
    補正係数更新手段と、基本噴射量に空燃比フイー
    ドバツク補正係数と学習補正係数とを乗算して噴
    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、を設けて
    構成したことを特徴とする電子制御燃料噴射式内
    燃機関における空燃比の学習制御装置。
JP944384A 1984-01-24 1984-01-24 電子制御燃料噴射式内燃機関における空燃比の学習制御装置 Granted JPS60153445A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP944384A JPS60153445A (ja) 1984-01-24 1984-01-24 電子制御燃料噴射式内燃機関における空燃比の学習制御装置
GB08522612A GB2165063B (en) 1984-01-24 1985-01-23 Air/fuel mixture ratio learning controller in electronic control fuel injection internal combustion engine
DE3590028A DE3590028C2 (ja) 1984-01-24 1985-01-23
US06/768,480 US4655188A (en) 1984-01-24 1985-01-23 Apparatus for learning control of air-fuel ratio of air-fuel mixture in electronically controlled fuel injection type internal combustion engine
PCT/JP1985/000024 WO1985003329A1 (en) 1984-01-24 1985-01-23 Air/fuel mixture ratio learning controller in electronic control fuel injection internal combustion engine
DE19853590028 DE3590028T (de) 1984-01-24 1985-01-23 Lernfähige Brennstoffeinspritz-Regelvorrichtung

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JPS57105532A (en) * 1980-12-24 1982-07-01 Toyota Motor Corp Air-fuel ratio controlling method
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