JPH0270953A - 内燃機関の燃料噴射制御方法、及び同制御装置 - 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、内燃機関の燃料噴射を制御する方法、及び、
上記の制御方法を実施するための燃料制御装置に係り、
特に、電気火花着火式内燃機関に好適な燃料制御方法及
び同装置に関するものである。 〔従来の技術〕 学習機能を備えた内燃機関用制御装置に関する最近の先
行技術としては、特願昭６２−１８０６６８号に記載の
技術が有るが未公知である。 上記の未公知技術は、これを要約して略述すると、内燃
機関の運転状態を表わすパラメータに基づいて燃料噴射
量を決定するとともに、排気ガスの物理量に基づいて空
燃比を算出し、空燃比の目標値からの偏差を運転パラメ
ータに応じて所定の割合で分割し１分割されたそれぞれ
の偏差のそれぞれを別個の要素として学習するものであ
る。 上記の未公知技術について、第２図を参照しつつ更に詳
しく説明すると次の如くである。 エンジン１に吸入される空気量Ｑａをエアフローセンサ
２で検出し、制御回路３により燃料噴射量を決定し、イ
ンジェクタ４を駆動し、燃料を噴射する。燃焼した排気
ガスが排気管に設けた０２センサ５を通過する際、Ｏｚ
センサ５は空燃比を検出し、上記制御回路３はこの信号
に応じて燃料噴射量を調整し、最適な空燃比を得る。 この時の燃料噴射パルス幅Ｔ（は下記により求める。 Ｔ４＝ＴｐＸＫ２Ｘα＋Ｔ５　−・＝（１）Ｔｐ＝に＋
　Ｘ　Ｑａ／Ｎ　　　　　　−−（２）ここで、Ｋｌは
定数、Ｑａは吸入空気量、Ｎはエンジン回転数、に２は
エンジン冷却水温などによる補正係数、αは空燃比補正
係数、Ｔｓはバッテリ電圧補正分、Ｔｐは基本噴射パル
ス幅である。 ０２センサ３による空燃比フィードバックは（１）式の
αにより行なう。 ここで、α；１．Ｏのときエンジン１に供給される燃料
量は、エアフローセンサ２．インジェクタ４などの個体
性能差によりばらつく、このばらつきはフィードバック
制御を行なってαの値を変化させて補うことができるが
、低温時などｏ２センサ５が使用不能な領域、または、
運転条件の変化によってフィードバック制御が追従でき
ない場合などでは補うことができない、したがって制御
回路３に、エンジン制御システムの個体ばらつきの補正
値を記憶するエリアを設け、フィードバック制御によっ
て得られたαの値をもどに、補正値を記憶し、燃料噴射
量をこの値に応じて調整学習する。 学習を行うためには、フィードバック制御によるαの値
が信頼できるものか判断する必要がある。 個体ばらつきの値はエンジンの運転領域によって異なる
ため、αが安定するためには運転条件がある領域の中に
なければならない、そこで、運転条件を表わす２つの独
立したパラメータ、即ちエンジン回転数と基本噴射パル
ス幅ＴＰの値が第４図に示す格子の１つの中にフィード
バック制御が安定するまで入っていることを学習を開始
する条件とする。ここで、　Ｔ”ｐａ−Ｔｐ２．　Ｎａ
−Ｎ、は数、値とも任意に設定できる。 フィードバック制御でのαの値は、第３図に示す動きを
とるが、前記運転条件安定判断が満たされたとき、αの
最大値α＋ｍａｘと最小値αｗｉｎの平均値αｏｃｅａ
ｎを求める。このαｍｅａｎをもとに、下式によりＫＬ
Ｉ、ＫＬ２を求める。 δ＋　＝　（ｃｚｍｅａｎ−１，０）　Ｘβ　　　−−
−−−−（３）δ２＝　（αｍａａｎ−Ｌ、Ｑ）−δｌ
　　　　’・−−−−（４）ＫＬｌ＝ＫＬＩ　（前回ま
で）＋６１×γビ・・（５）ＫＬ２＝ＫＬｚ（前回まで
）＋６２Ｘγｚ−（６）（３）式において、αｍｅａｎ
の１．０からの偏差の所定割合β分をδ直とする。δ２
はα＋ｍｅａｎの１．０からの偏差から６１を引いた残
りとする。一方の学習値Ｋ　Ｌ　Ｉは６口こ所定の重み
付は係数γ１をかけて。 前回までのＫＬＩ＆：加算しておく、もう一方のＫＬ２
もδ２に所定の重みづけ係数γ２をかけて、前回までの
ＫＬ２に加算しておく。 〔発明が解決しようとする課題〕 燃料噴射の自動制御装置において、種々の事由により誤
差を生じることは絶無を期し難いが、この誤差を補正し
て実害無からしめんとする所に技術的向上の途が有る。 而して、燃料の自動制御に関する最大の誤差要因は、第
２図に示したエアフローセンサ２の検出誤差と、インジ
ェクタ４の噴射量誤差である。 従って、前記のＫＬ　Ｉｔ　Ｋ　Ｌ　２は、それぞれ空
気流量に因る偏差と燃料噴射量に因る偏差であると見な
しても実用上の不都合は無い。 而して、前記の未公知の先行技術においては、前記双方
の偏差を充分に活用せず、ＫＬ　＋　ｒ　Ｋ　Ｌ　２を
学習記憶すべき記憶エリアが不足であった。 これを具体的に例示すると、 （ｉ）　　ＫＬＩの記憶エリアを複数個設ける場合はＫ
Ｌ２の記憶エリアを１個しか設けなかった。 （ｊｉ）　　また、ＫＬ２の記憶エリアを複数個設ける
場合はＫＬ、の記憶エリアを１個しか設けなかった。 このように、記憶エリアが少なかったことの理由は、ハ
ード面からの技術的制約によるものではなく、学習演算
に関する技術的思想（いわゆるソフト）面に原因してい
る。 即ち、従来の燃料噴射制御技術は、運転パラメータの値
によって偏差の大きさが変化すると１つの値で全てを補
正する構成であるため高精度が得られないという問題が
あった。 また、上記従来技術は、学習の成立方法、早期収束化に
ついて配慮がなされていなかった。 本発明の目的は、学習による燃料噴射量の補正を精度良
く行ない、かつ学習開始の後、早期に目標空燃比からの
ずれを補正し得る内燃機関制御方法、及び同装置を提供
することにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために創作した本発明について、
その基本的原理を略述すると次の如くである。 即ち、運転状態を表わす主要なパラメータ（例えば燃焼
用空気の流量と燃料噴射量）に基づいて空燃比（算出値
）偏差を分割し、分割された偏差を、運転パラメータ毎
に区分して各複数個記憶し。 この記憶に基づいて空燃比を目標値ならしめる方向に燃
料噴射量を補正する。 上記の原理に基づいて、これを実用面に適用するための
具体的構成として、本発明に係る内燃機関噴射量の制御
方法は、内燃機関の運転状態を表わすパラメータに基づ
いて燃料噴射量を決定するとともに、排気ガスの物理量
に基づいて空燃比を算出し、空燃比の目標値からの偏差
を運転パラメータに応じて所定の割合で分割し１分割さ
れたそれぞれの偏差のそれぞれを別個の要素として学習
する燃料噴射制御方法に適用ぎわ。 前記の分割された偏差のそれぞれを記憶する為の、各複
数個の記憶エリアを設け、 前記空燃比の目標値からの偏差を、運転状態を表わすパ
ラメータに応じて分割し、 分割されたそれぞれの偏差を、前記各複数個の記憶エリ
アに記憶させておき、 前記空燃比の目標値からの偏差の算出、及び該偏差の運
転パラメータに応じての分割を繰り返し行い、 繰り返し行う毎に、分割された偏差の値を用いて、前記
各複数個の記憶エリアに記憶されている値を、学習によ
り更新するものである。 また、上記発明方法を実施する為に創作した本発明に係
る燃料制御装置は、内燃機関の運転状態を表わすパラメ
ータに基づいて燃料噴射量を算出する演算手段と、排気
ガスの物理量に基づいて空燃比を算出する演算手段と、
予め定められた空燃比の目標値と上記算出空燃比とを比
較して偏差を算出する比較演算器と、上記の算出された
偏差を運転パラメータに応じて分割する演算手段と、上
記の分割された偏差をそれぞれ別個の要素として学習し
燃料噴射量を補正する演算手段とを備えた内燃機関の燃
料制御装置に適用され、 前記分割された偏差を記憶するための、各複数個の記憶
エリアを有する運転パラメータ毎の記憶装置と、 前記算出空燃比偏差に対して所定の関数を乗じて該偏差
を分割する乗算器と。 上記の乗算器によって分割された偏差の値によって、前
記各複数の記憶エリアに記憶されている値を更新する学
習用演算手段と、 を設けたものである。

【作用】

上述の制御方法及び制御装置を適用すると。 目標空燃比からの偏差は、運転パラメータによって所定
の割合で分割された後、その時の運転パラメータの値に
応じて各々区別して記憶される。 記憶された値は、その時々の運転パラメータの値によっ
て適正な値が検索されて燃料噴射量に反映するため、精
度良く燃料噴射量を補正することができる。また、ある
運転条件における該偏差から、他の運転条件における偏
差を推定して記憶するため、実際の偏差の大きさを記憶
するまでに要する時間を短くでき、学習開始の後、早期
に目標空燃比からのずれを補正できる。 〔実施例〕 次に、本発明に係る燃料噴射制御装置の一実施例を用い
て本発明に係る燃料噴射制御方法を実施した１例につい
て説明する。 前述の如く、燃料噴射制御における空燃比の偏差は、燃
料噴射量の誤差と燃焼用空気流量の誤差とが主因である
。 本実施例は、第１図に示したようにＫＬＩテーブルとＫ
Ｌ２テーブルとのそれぞれに複数の記憶エリアを設け、 ＫＬ、テーブルにはシンジェクタ４の性能を表わすＴＰ
の値をＴ　Ｐ　ａ　−Ｔ　Ｐ　ｚの如く複数個記憶でき
るように準備するとともに ＫＬｚテーブルにはエアフローセンサ２の性能を表わす
Ｑａの値をＱ　ａａ　＝　Ｑ　ａｚの如く記憶できるよ
うに準備する。 そこで、ある運転条件での目標空燃比からの偏差を、前
揚の（３）〜（６）式により、ＴＰに因る偏差とＱａに
因る偏差とに分割し、その時々の運転条件によって、こ
れらをＫＬｔ　＊　Ｋ　Ｌ　２として第１図に示したテ
ーブルの記憶エリアに記憶させる。 テーブルの分割点Ｔ’ｐａ”Ｔ’ｐｚ、及び、Ｑａａ〜
Ｑａ□は１個体バラツキの各ＴＰｍ　Ｑａ軸上の分布に
より、これを補正するに足るように、その値や数を設定
する。この設定は設計的検討に基づいて任意に行い得る
。 こうして記憶したＫＬ　Ｉ＊　Ｋ　Ｌ　２をもとに、燃
料噴射パルス幅は次式のように求める。 Ｔ１＝ＴｐｌＸＫ２ＸａＸＫＬ１＋Ｔｓ　−・＝（７）
’ｒｐ＝　ＫＩ　Ｘ　Ｑａ／　Ｎ　Ｘ　Ｋ　Ｌ２　　　
　　・・・・−・（８）ＫＬ２はＱａに基づく補正値で
あるから、Ｑａを燃料噴射パルス幅の計算に用いる時に
乗じ。 ＫＬ、は同じ＜Ｔｐを計算に用いる時に乗じる。ここで
、　Ｋ　Ｌ　Ｉ＊　Ｋ　Ｌ　ｚはその時の運転条件のＴ
　Ｐ　ｔＱａの値から第１図のテーブルを検索して求め
る。 ここで、ＫＬＩｔ　ＫＬｚの初期値は全て１．０である
が、第、１回目に学習する時にエンジン制御システムの
個体ばらつきを推定する。即ちエアフローセンサ２．イ
ンジェクタ４の個体性能のばらつき傾向から、ＫＬＩ、
ＫＬｚのテーブルの学習成立の該当領域以外のエリアに
も分割した偏差を記憶する。記憶する範囲、値について
は、ばらつき傾向から任意に設定できる１例えば、ばら
つきの中でＴＴＩ軸基準のものが支配的で、ばらつき傾
向が基準からの平行移動である時は、ＫＬ、テーブル全
域に第１回目のＫＬ、の値を記憶する。 また、（５）式のγ＋、（６）式のγ２を第１回目の学
習時には推定の確度に従って別に設け、Ｋ　Ｌ　＋　ｒ
ＫＬＺの値を任意に設定することもできる。この関数は
非常に収束性が大きいので、任意に設定した値を用いて
も直ちに収束して静定する。 Ｑａ軸基準についても 同様の操作は可能であり、　Ｋ　Ｌ　＋　ｒ　Ｋ　Ｌ　
ｚ両方のテーブルに各々第１回目のＫＬＩ、ＫＬ２を記
憶することも設定できる。また、ばらつき傾向がＴＰ軸
またはＱａ軸の全域にわたっての特徴を持たない時には
、ＫＬＩ、ＫＬ２の第１回目の学習成立の該当エリアの
隣りのエリアにのみ記憶するなど、Ｋ、Ｌ＋、ＫＬ２の
テーブルの中の限られた範囲にのみ記憶することも可能
である。以上の推定による学習を行うことによっでＫＬ
Ｉ　＋　Ｋ　Ｌ　２の値が個体ばらつきを精度良く吸収
した値まで到達する時間を短くでき、早期に目標空燃比
を得ることができる。 以上の制御フローチャートを第５図、第６図に示す。 また１本実施例による実験結果を第７図〜第１０図によ
り説明する。第７図は１０モ一ド走行試験における走行
後のＫＬ、テーブル内の偏差の値である。併せて意図的
に与えたインジェクタの燃料噴射特性の個体ばらつきを
示す。ＫＬ、の分布とインジェクタ個体ばらつきの偏差
はよく一致し、ＴＰの値による目標空燃比からのずれが
吸収されていることが分る。なお、ＴＰ軸の両端で両値
が一致をみないのは、１０モ一ド走行条件の中に該エリ
アが少ないためである。 第８図に同条件におけるＫＬ２テーブルの偏差を示す、
併せて意図的に与えたエアフローセンサの流量検出特性
の個体ばらつき１本発明によらないＫＬ２の格納場所が
１箇所である場合のＫＬ２の値を示す、ＫＬ２がテーブ
ルで記憶される場合は、エアフローセンサ個体ばらつき
とよく一致し。 Ｑａの値による目標空燃比からのずれが吸収されでいる
ことが分るが、ＫＬ２の格納場所が１箇所である場合、
ＫＬ２は運転条件の最も頻繁な場所の値をとり、その他
の領域では個体ばらつきとの間にずれを生じているや 本実施例によれば、第７図について述べたようにインジ
ェクタ４の固体バラツキに因る空燃比の偏差要因が吸収
され、更に、第８図について述べたようにエアフローセ
ンサの測定値バラツキに因る空燃比の偏差要因も吸収さ
れ、その結果として高精度に目標空燃比が得られる。 第９図に、上記条件時のエンジン全運転領域での目標空
燃比からのずれをα＝１．０として求めた分布を示す。 この図表の縦軸はエンジン回転数（単位ｒｐｍ）であり
、横軸は燃料噴射時間（パルス幅）　Ｔｐ（単位１８ｓ
）である。座標面に描いたカーブは等偏差曲線である。 実線で描いたカーブは、ＫＬｚの格納場所（記憶エリア
）が１箇所である場合（従来例）を示し、破線で描いた
カーブは第１図に示したようにＫＬ２の記憶エリアが複
数箇所の場合（本実施例）を示している。 実線では広い範囲で目標空燃比がらのずれを生じている
のに対し、破線では広い範囲で目標空燃比が得られてい
る。 第１０図にＫＬ、テーブルの中の１つの値が、学習の成
立回数で変化してゆく過程を示す。実線は本発明による
第１回目推定学習を行なった場合。 破線は推定学習を行わなかった場合である。 １点鎖線はＫＬ、が収束すべき値を示している。 推定学習を行なわなかった場合は、他のエリアで行なわ
れた第１回目のＫＬ、が反映され、予め収束値に近い値
からの学習となる。この差により少ない学習成立回数で
収束値となり、早期の学習収束が得られている。 なお、空気量検出手段としては、吸気管内圧力とエンジ
ン回転数による方式・及びスロットル開度とエンジン回
転数による。方式等もあるが、これらのいずれの方式に
おいても本発明の制御方法。 制御装置を適用し得る。 〔発明の効果〕 本発明の方法、装置によれば、燃料噴射式内燃機関にお
ける燃料噴射・制御系を構成している各種機器の固体バ
ラツキによって生じる空燃比の偏差を吸収して高精度に
目標空燃比を得ることができ、かつ、学習値を推定して
記憶する構成であるため、早期に学習を収束せしめるこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するために構成した本発明装
置の一実施例における学習値の格納テーブルを示す説明
図である。 第２図は本発明の適用対象である内燃機関の燃料噴射の
制御系統の概要的な説明図である。 第３図〜第７図は本発明の実施例を示し。 第３図はαの動きの説明図表、 第４図は学習成立の判断に用いる運転条件格子の説明図
、 第５図及び第６図はフローチャート、 第７図〜第８図は実験結果を示す図表である。 １・・・エンジン、２・・・エアフローセンサ、３・・
・制御回路、４・・・インジェクタ、５・・・０２セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の運転状態を表わすパラメータに基づいて
   燃料噴射量を決定するとともに、排気ガスの物理量に基
   づいて空燃比を算出し、空燃比の目標値からの偏差を運
   転パラメータに応じて所定の割合で分割し、分割された
   それぞれの偏差のそれぞれを別個の要素として学習する
   燃料噴射制御方法において、 前記の分割された偏差のそれぞれを記憶する為の、各複
   数個の記憶エリアを設け、 前記空燃比の目標値からの偏差を、運転状態を表わすパ
   ラメータに応じて分割し、 分割されたそれぞれの偏差を、前記各複数個の記憶エリ
   アに記憶させておき、 前記空燃比の目標値からの偏差の算出、及び該偏差の運
   転パラメータに応じての分割を繰り返し行い、 繰り返し行う毎に、分割された偏差の値を用いて、前記
   各複数個の記憶エリアに記憶されている値を、学習によ
   り更新することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射制御
   方法。 ２、前記の学習により記憶値を更新するための、分割さ
   れた偏差値の算出は、目標とする空燃比に対する算出さ
   れた空燃比の偏差値に対して所定の関数を乗じて行うも
   のであることを特徴とする、請求項１に記載した内燃機
   関の燃料噴射制御方法。 ３、前記学習の初回において、運転パラメータに対応し
   て各複数個設けられている記憶エリアの、少なくとも複
   数個の記憶エリアに、分割された偏差を記憶させ、 かつ、上記の分割された偏差は、算出空燃比偏差に所定
   の関数を乗じて求めることを特徴とする請求項１に記載
   した内燃機関の燃料噴射制御方法。 ４、前記の偏差を分割するための運転パラメータは、燃
   料噴射量若しくはこれに比例する物理量と、燃焼用空気
   流量若しくはこれに比例する物理量とであり、上記２つ
   の運転パラメータの値によって検索した学習値を用いて
   、燃料噴射量を補正することを特徴とする、請求項１に
   記載した内燃機関の燃料噴射制御方法。 ５、内燃機関の運転状態を表わすパラメータに基づいて
   燃料噴射量を算出する演算手段と、排気ガスの物理量に
   基づいて空燃比を算出する演算手段と、予め定められた
   空燃比の目標値と上記算出空燃比とを比較して偏差を算
   出する比較演算器と、上記の算出された偏差を運転パラ
   メータに応じて分割する演算手段と、上記の分割された
   偏差をそれぞれ別個の要求として学習し燃料噴射量を補
   正する演算手段とを備えた内燃機関の燃料制御装置にお
   いて、 前記分割された偏差を記憶するための、各複数個の記憶
   エリアを有する運転パラメータ毎の記憶装置と、 前記算出空燃比偏差に対して所定の関数を乗じて該偏差
   を分割する乗算器と、 上記の乗算器によって分割された偏差の値によって、前
   記各複数の記憶エリアに記憶されている値を更新する学
   習用演算手段と、 を有することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。