JPH0425424B2

JPH0425424B2 -

Info

Publication number: JPH0425424B2
Application number: JP59010937A
Authority: JP
Inventors: Kimitaka Saito; Tokio Kohama; Tsuneyuki Egami; Tsutomu Saito; Masaru Takahashi; Kunihiko Sato
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1992-04-30
Also published as: JPS60156944A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は内燃機関の空燃比制御方法に関する。
本発明による装置は自動車用の電子制御燃料噴射
装置（EFI）を備えるエンジンに用いられる。

従来技術従来、エンジン用の空燃比制御装置の一形式が
知られている。この形式の装置は、エンジンの燃
料要求を表わすエンジン温度を含む予め定められ
たエンジンの動作パラメータの値に応動して定常
状態におけるエンジンの燃料要求を表わす基本燃
料信号を発生する手段と、出力増大要求を表わす
過渡的なエンジンの動作状態を検出する手段と、
エンジン温度の測定された値と検出された過渡的
なエンジンの動作状態に応動して、エンジン温度
によつて決定される第１の値に等しく、検出され
たエンジンの過渡状態によつて決定される初期値
を有し、エンジンの温度によつて決定される速度
で１に向つて変化する因子によつて増大される補
強促進信号を発生する手段と、基本燃料信号およ
び補強促進信号に従つてエンジンに燃料を供給
し、それによつてエンジンの定常状態および過渡
状態のいずれにあつても、その要求に応じてエン
ジンに燃料を供給する手段とを有する。この装置
は、エンジンの定常状態のみならず以下過渡状態
において常に最適な空燃比を確保して、エンジン
の最適動作を得る燃料供給システムを提供する
（例えば、特開昭56−6034号参照）。

前述の形式の装置においては、エンジンの経時
変化、例えばバルブクリアランスやEFIにおける
インジエクタ噴口部へのデポジツト付着による特
性変化、シリンダ吸気弁の背面部等に付着するデ
ポジツト（潤滑油成分および燃焼生成物に由来す
る炭素微粒子等の粘着物）による特性変化、ガソ
リン性状のバラツキによる揮発性の変化が原因の
特性変化等に対し考慮されておらず、これらエン
ジンの経時変化、ガソリンの性状変化による加速
時の空燃比の最適値からの変化を検出する手段を
有していないため、揮発性の悪いガソリンを使用
したり、エンジンの経時変化により加速時の混合
ガスの希薄化による加速時のもたつき等のドライ
バビリテイの悪化が生じたり、逆に揮発性の良い
ガソリンを使用した場合には加速時に混合ガスが
濃くなることによる燃費悪化、エミツシヨン悪化
が発生する可能性がある。

この場合の空燃比の変動状況特に吸気弁背面部
にデポジツトが付着した場合の変動状況が第１図
に図解されている。第１図において、Ａ／Ｆ（Ｏ）
はデポジツト付着前の、Ａ／Ｆ（DEP）はデポジ
ツト付着後の空燃比の変化状況をそれぞれあらわ
す。ACCは加速時点を、Ａ／Ｆ（OPT）は最適空
燃比を、Ａ／Ｆ（LN）は希薄（リーン）側を、
Ａ／Ｆ（RCH）は濃厚（リツチ）側を、それぞれ
あらわす。

また、インジエクタの目づまりについても定常
においては空燃比センサのフイードバツクで補正
できるが、加速時においては補正手段をもたない
ためドライバビリテイ悪化、燃費悪化、エミツシ
ヨン悪化の可能性がある。また、エンジン、エア
フローメータの製作時のばらつきや経時変化も好
ましくない結果をもたらす。

第２図にはガソリン性状を変えた場合の変動状
況が図解され、第１図のデポジツト付着した場合
と同様の問題が生じていた。ガソリンは一般に四
季を通じ夏用と冬用というように特性が異なつた
ものが同一メーカから市販されている。ガソリン
の揮発性を示す数値としてはリード蒸気圧とか蒸
留性状とかが一般によく知られているが、あるメ
ーカの四季を通じてのガソリンを調べてもリード
蒸気圧は0.5Kg／cm²〜0.86Kg／cm²、また10％留出
時の温度も40〜58℃とばらついており、ガソリン
性状の違いによる揮発性の変化により過渡時の空
燃比特性は大きく変化する。従来方式ではこうし
たガソリン性状のばらつきによる揮発性の変化が
原因の空燃比変動についても何ら考慮はなされて
いない。

それゆえ、前述の形式の装置においては、加減
速時の空燃比を最適化する手段を持つていないた
めに、上記デポジツト付着等エンジンの経時変化
や揮発性の悪いガソリンを使用した場合には、加
速時においては、空燃比が希薄となり、もたつき
等ドライビバリテイの悪化を生じ、また減速時に
おいては、空燃比がより濃厚となりエミツシヨン
の悪化、燃費の悪化を招いていた。

燃料蒸発ガスが大気中に放出されるのを防止す
るため、この蒸気を一時キヤニスタに貯蔵してお
き、エンジン運転中にパージポートを介して吸気
系へ導入し燃焼させるパージシステムが一般的に
行われているが、パージ無しおよび有りの時の空
燃比補正信号Ｖ(F)の挙動を調べると、パージによ
りＶ(F)が大きく影響を受けることが判明してい
る。具体的には、パージによりＶ(F)1.00からＶ(F)
値減少側へずれることが判明している。

従来、第３図に示す如く気化し、燃料タンクか
ら大気中へ排出されるガソリンを防止する燃料蒸
発ガス抑止装置（パージシステム）１０００が設
けられた車両があり、これら車両ではパージシス
テムから供給されるガソリンの影響でＡ／Ｆは大
きく変動し、正確な空燃比偏差が検出できないと
いう問題がある。

なお、第３図のパージシステム１０００におい
ては燃料タンク１００１、ガソリン１００２、燃
料蒸発ガス流１００３、キヤニスタ１００４、活
性炭１００５、制御弁１００６、スロツトル９が
示される。ARは空気流である。

発明の目的本発明の主な目的は、空燃比偏差を検出する際
に安定状態時空燃比補正値の中心がある範囲内に
納まつている時を有効とすることで第３図に示す
パージシステムにより燃料蒸発ガス（エバポ）が
吸気管内に流入した時等、過渡時における最適空
燃比からの空燃比偏差以外に空熱比に影響を与え
る因子の影響で正確な空燃比偏差を検出できない
状態時の過渡時燃料補正における過渡時空燃比偏
差の調整を禁止するという構想にもとづき、燃料
蒸発ガス等過渡時における最適空燃比からの空燃
比偏差以外に空燃比に影響を与える因子によつて
過渡時燃料補正における過渡時空燃比偏差の誤調
整を防止し、より正確な内燃機関の過渡時空燃比
制御を行うことにある。

本発明の他の目的は、一回転当たりの吸入空気
量、吸気管負圧、スロツトル開度等の吸気状態に
対応する補正量決定因子量とそのなまし値との差
を所定間隔毎にとることにより減衰率が徐々に小
さくなる過渡補正パターンを形成させ、リツチ・
リーンスパイクの無い最適な補正が行われる空燃
比制御を行うことにある。

また、この最適な補正が行われる空燃比制御を
行うことにより経時変化等により過渡状態が変化
した場合のリツチ・リーンスパイクを感度良く検
出し、学習を迅速に行い、過渡時空燃比の制御性
を向上させることにある。

発明の構成本発明においては、内燃機関の過渡時を検出
し、過渡時であることを検出した時には過渡状態
に応じて所定間隔毎に過渡時燃料補正量を決定
し、該過渡時燃料補正量により該内燃機関に供給
される燃料量を補正する内燃機関の空燃比制御方
法において、空燃比センサの出力を用いて該内燃機関の過渡
時における最適空燃比からの空燃比偏差を検出
し、該空燃比偏差が一定範囲外にある場合には過渡
時空燃比偏差を補正し、該過渡時空燃比偏差に応じて内燃機関の吸気状
態に対応する補正量決定因子量のなまし量を演算
し、該なまし量に応じて前記吸気状態に対応する補
正量決定因子量と前記なまし量との差より求めら
れる過渡時燃料補正量を修正し、それにより過渡
時における混合ガス燃料の最適空燃比からのずれ
を防止するとともに、前記過渡時における最適空燃比からの空燃比偏
差以外に空燃比に影響を与える因子があるか否か
を判定し、該因子が存在すると判定された時には前記過渡
時空燃比偏差の補正を禁止することを特徴とする
内燃機関の空燃比制御方法が提供される。

実施例本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御方法を行う装置が第４図に示される。

第４図装置において、１は自動車の動力源であ
る公知の電子制御燃料噴射式６気筒火花点火式エ
ンジン、２はエンジン１に吸入される空気量を検
出する公知の吸入空気量検出装置、３はエンジン
１の回転数を検出する公知の回転数センサ、４は
エンジン１の冷却水温を測定する公知の水温セン
サ、５はエンジン１の排気通路、６は排気通路５
に設けた公知の空燃比センサである。

７はエンジン１の吸気管、８は吸気管７に設け
た公知の電磁式燃料噴射弁、９はエンジン１に吸
入される空気量をコントロールするスロツトル
弁、９１はスロツトル弁９の動きを検出する公知
のスロツトルセンサ、CONTはエンジン１に供
給する燃料量を算出して燃料噴射弁８を作動させ
る制御回路である。

エンジン１に供給される燃料量は、エンジンが
定常状態の時は、制御回路CONTが、吸入空気
量検出装置２、回路数センサ３、水温センサ４の
各検出信号から基本燃料量として求め、さらに空
燃比センサ６の信号から求めたフイードバツク補
正量を補正して、燃料噴射弁８の開弁時間として
求める。

また、制御回路CONTはスロツトルセンサ９
１または吸入空気量検出装置２によりエンジン１
の加速状態が検出された時は定常時に求めた燃料
量以上に加速時燃料増量を行う様に構成してあ
る。

第３図装置における制御回路CONTの構成が
第４図に示される。制御回路CONTは、入力系
統として、吸気量センサ２および水温センサ４か
らの信号を受けるマルチプレクサ１０１、ADコ
ンバータ１０２、空燃比センサ６の信号を受ける
整形回路１０３、該整形回路およびスロツトルセ
ンサ９１からの信号を受ける入力ポート１０４、
回転センサ３の信号を受ける入力カウンタ１０５
を有する。

制御回路はまた、バス１０６、ROM１０７、
CPU１０８、RAM１０９、出力カウンタ１１
０、およびパワー駆動部１１１を有する。パワー
駆動部１１１の出力は燃料噴射弁８に供給され
る。

内燃機関では空燃比偏差検出手段としてO₂セ
ンサを用い、機関の空燃比を最適空燃比に制御し
ている。その際の制御が第６図、第７図に示され
る。第６図においては、(1)空燃比センサ出力信
号、(2)整形された信号、(3)遅延処理後の信号、(4)
対称積分処理後の信号、(5)スキツプ処理後の信号
がそれぞれ示される。第６図において、RCHは
リツチ、LNはリーン、DR、DLは遅延、INTG
は積分信号、Ｖ(F)は空燃比補正信号、COR
（RCH）はリツチ補正、COR（LN）はリーン補
正、RSはスキツプ量をそれぞれあらわす。第７
図におけるステツプS1ないしステツプS5は、第
６図の波形(1)ないし(5)に対応する。

また、過渡時において実際に空燃比が希薄化し
た時のO₂センサの制御波形と空燃比挙動が第８
図に示される。第８図に示されるように、空燃比
補正信号Ｖ(F)から、過渡時において、最適空燃比
からの空燃比変化を検出することができるが、実
際の車両では定常運転は少なく加減速がかなりひ
んぱんに生ずる。それゆえ、Ｖ(F)を用い過渡時の
空燃比変動を正確に検出するにはＶ(F)が安定して
いる定常状態からＶ(F)変化が生じた時のＶ(F)変化
量を用い過渡時空燃比の変動を検出し、これによ
り加速増量、減速増量を補正する必要がある。

第９図に制御回路CONTの制御プログラムの
概略フローチヤートが示される。このプログラム
は、電子制御燃料噴射を行うためのものである。

S100においてスタートし、S101において、メ
モリ、入出力ポートの初期化を行う。S102では、
吸入空気量のデータＱとエンジン回転数データＮ
と水温センサのデータθ_wから、基本燃料噴射量を
計算する。

S103では、空燃比センサ６の信号を用い、空
燃比が一定となる様にフイードバツク制御を行つ
て基本燃料量を補正する。S104とS105では、過
渡時空燃比偏差検出と、過渡時燃料補正比の演算
を行う。

S106でエンジン１回転の判別をし、S107でエ
ンジン１回転毎に１回の燃料噴射弁８の開弁時間
を、フイードバツク制御により補正された基本燃
料量と過渡時燃料補正とから計算して求め、
S108で燃料噴射弁制御を行う。

第１０図に第９図における空燃比偏差検出処理
の詳細なフローチヤートが示される。この処理は
S201に示す様に、空燃比フイードバツク制御に
おける、空燃比補正信号Ｖ(F)のスキツプ毎に処理
を行う。スキツプ直前のＶ(F)の値をf_oとする。
S202において現時点でのf_oをf_iとすると、以前の
スキツプ点４点の値f_i-1、f_i-2、f_i-3、f_i-4の平均値
Av(F)を求める。

S203において、Av(f)とf_i-1、f_i-2、f_i-3、f_i-4の
値の差が一定値以内の場合、Ｖ(F)が安定している
状態であると判別する。ここで平均値Av(f)およ
び安定状態判別に連続した４点のＶ(F)を用いるこ
とになるが、特に４点に限定するものではない。
更にS204でAv(f)が0.95から1.05の範囲にあるか
を調べ、Av(f)が前記範囲にある時は外乱の影響
なしと判別し、S205に進む。Av(f)が前記範囲に
ないときは外乱の影響ありと判別し、S205〜
S211の学習制御を行うことなくS301へ進む。

S205でAv(f)と今回のＶ(F)の値のf_iとの差、す
なわち過渡時における最適空燃比からの空燃比偏
差Δfを求める。このΔfの絶対値が一定値より大
きい場合、空燃比のリーンスパイク、リツチスパ
イクが出る。

S206でΔf＞0.05かどうか判断し、イエスの場
合、リーンスパイクとみなす。次にS207で、こ
のリーンスパイクが加速により生じたものか判断
する。加速により生じたリーンスパイクの場合
S208で過渡空燃比補正カウンタの値D_pを＋１す
る。

同様にS209においてΔf＜−0.05が成り立つか
どうか判断し、真の場合リツチスパイクが出たと
みなす。次にS210で、このリツチスパイクが加
速により生じたものか判断する。加速により生じ
たリツチスパイクの場合S211で過渡空燃比補正
カウンタの値D_pを−１する。従つて補正カウン
タの値D_pにより過渡時空燃比偏差を表わすこと
ができる。前記リーンスパイク、リツチスパイク
判定値0.05、−0.05については特にこの数値に限
定するものではない。

第１１図に過渡時燃料補正比ｆ（AEW）の演算
のフローチヤートが示される。S301で吸入空気
量検出装置２からの吸入空気量信号Ｑと、回転数
検出装置３からの回転数信号Ｎとから求めたエン
ジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎを求める。
S302で以下の処理を一定時間毎（例えば32.7ｍｓ
毎）に行うための判別を行う。

S303において補正係数C_a、およびなまし係数
C_bを過渡空熱比補正カウンタ値D_pの関係として
求める。つまり補正係数C_a、なまし係数C_bを加
速時の空燃比偏差に対応した値として求める。

S304においてＱ／Ｎになましをかけた、（Ｑ／
Ｎ）_iを次式より求める。

（Ｑ／Ｎ）_i＝（Ｑ／Ｎ）_i-1 ＋｛Ｑ／Ｎ−（Ｑ／Ｎ）_i-1｝／C_b ただし32.7ｍｓ前に計算した（Ｑ／Ｎ）_iを
（Ｑ／Ｎ）_i-1とする。

S305において前記Ｑ／Ｎ、（Ｑ／Ｎ）_i、C_a、お
よび冷却水温で定まる値Ｋより、過渡時燃料補正
比ｆ（AEW）の演算を次式により行う。

ｆ（AEW）＝｛Ｑ／Ｎ−（Ｑ／Ｎ）_i｝×C_a×ＫここでＫは、エンジン冷却に対する補正比であ
り予めマツプに記憶しておく。またｆ（AEW）
は、Ｑ／Ｎの変化により正負両方の値をとる。上
記過渡時燃料補正比ｆ（AEW）を、基本燃料量に
乗ずることにより、補正を行う。

従つて第１２図に示すように、(1)スロツトルを
開けて加速した場合（T_hはスロツトル開度）、(2)
前記Ｑ／Ｎ値も増加し、(3)前記（Ｑ／Ｎ）_i値も
徐々に増加し、(4)過渡時燃料補正比ｆ（AEW）が
図示されるような波形をとつて増量され、(5)燃料
噴射弁開弁時間Ｕが決定され、燃料を供給する。
また(6)スロツトルを閉じて減速した場合、(7)前記
Ｑ／Ｎ値は減少し、(8)前記（Ｑ／Ｎ）_i値も徐々に
減少し、(9)過渡時燃料補正比ｆ（AEW）が図示さ
れるような波形をとつて減量され、(10)燃料噴射弁
開弁時間Ｕが決定され、燃料を供給する。

第１３図に第４図装置における制御結果の一例
を示す。第１３図は１，２ともLA No.４モード
１山目（コールド）における空燃比（Ａ／Ｆ）の
挙動である。第１３図１は学習前、第１３図２は
学習後を示すものである。このように学習前は大
きく乱れていたＡ／Ｆが、学習により安定しなお
かつ、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝14.5）近傍に制御さ
れている。

第１４図はパージシステムにより燃料蒸発ガス
が吸気管内に流入した時のＶ(F)の挙動を示す図で
あるが、燃料蒸発ガス流入（EVP）によりＶ(F)
は下側に移動する。ここに、燃料蒸発ガス流入前
Ｖ(F)の中心は1.0近傍、燃料蒸発ガス流入後0.94
近傍に移つている。また、これとは逆に吸気管
等、吸気系に空気漏れが生じた場合には、Ｖ(F)が
上側に移動することが知られている。この様にＶ
(F)が外乱の影響を受けた場合には、Ｖ(F)から正確
な過渡時空燃比偏差値が検出できないため、本発
明においては、安定状態時のＶ(F)の中心が0.95か
ら1.05の範囲にある状態を外乱の影響無しと判定
し、外乱の影響がある時には学習を禁止してい
る。前記外乱判定基準である0.95〜1.05の数値に
ついては、特にこの数値に限定するものではな
い。この様な制御により、学習が外乱の影響を受
けて誤学習することを防止している。

本発明の実施にあたつては、前述の実施例のほ
か、種々の変形形態をとることができる。例えば
前述の実施例では第８図に示す過渡時空燃比偏差
値としてDV(F)−Ｒを検出しているが第１５図に
示す様にDV(F)−Ｒが大となると（DV(F)−Ｒ(1)
＜DV(F)−Ｒ(2)）、f_i-1からf_iに至る時間DT−Ｒが
大となる（DT−Ｒ(1)＜DT−Ｒ(2)）。従つてDT
−Ｒより過渡時空燃比偏差値を検出することも可
能である。ここにDV(F)はＶ(F)の変動分を、DT
は時間Ｔの変動分を、Ｒはリツチ側であること、
(1)から(2)へは増大を、それぞれあらわす。

また、第１０図S203ステツプの安定状態判別
においても前記手法と同様、f_i-4からf_i-1に至るま
での時間DTが一定値以内の時安定状態と見なす
ことが可能である。

発明の効果本発明によれば、燃料蒸発ガス等過渡時におけ
る最適空燃比からの空燃比偏差以外に空燃比に影
響を与える因子による、過渡時燃料補正における
過渡時空燃比偏差の誤調整が防止され、より正確
な内燃機関の過渡時空燃比制御が行われる。

また、本発明によれば、一回転当たりの吸入空
気量（Ｑ／Ｎ）、吸気管負圧、スロツトル開度等
の吸気状態に対応する補正量決定因子量とそのな
まし値との差を所定間隔毎にとることにより減衰
率が徐々に小さくなる過渡補正パターンを形成さ
せ、リツチ、リーンスパイクの無い最適な補正を
行うことができる。このため、経時変化等により
過渡状態が変化した場合のリーンスパイク、リツ
チスパイクを感度よく検出することができ、学習
を迅速に行うことができ、過渡時空燃比の制御性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸気弁背面部にデポジツトが付着した
場合の空燃比の変動状況を示す図、第２図はガソ
リン性状を変えた場合の空燃比変動状況を示す
図、第３図は燃料蒸発ガス排出抑止装置を示す
図、第４図は本発明の一実施例としての内燃機関
の空燃比制御方法を行う装置を示す図、第５図は
第４図装置における制御回路の構成を示す図、第
６図は内燃機関の空燃比を最適空燃比に制御する
状況を示す波形図、第７図は内燃機関の空燃比を
最適空燃比に制御する状況を示す流れ図、第８図
は過渡時において空燃比が希薄化したときの制御
における空燃比挙動を示す波形図、第９図は第５
図回路における演算を示す流れ図、第１０図は第
５図回路における空燃比偏差検出処理の演算を示
す流れ図、第１１図は第５図回路における過渡時
燃料補正比の演算を示す流れ図、第１２図は第４
図装置の動作状況を示す波形図、第１３図は第４
図装置における制御結果の一例を示す波形図、第
１４図は第３図装置によりＶ(F)が影響を受けた場
合の波形図、第１５図はVD(F)−ＲとDT−Ｒの
関係を示す波形図である。（符号の説明）、１……エンジン、２……吸入
空気量検出装置、３……回転センサ、４……水温
センサ、５……排気通路、６……空燃比センサ、
７……吸気管、８……燃料噴射弁、９……スロツ
トル弁、９１……スロツトルセンサ、１０００…
…燃料蒸発ガス排出抑止装置、CONT……制御
回路。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関の過渡時を検出し、過渡時であるこ
とを検出した時には過渡状態に応じて所定間隔毎
に過渡時燃料補正量を決定し、該過渡時燃料補正
量により該内燃機関に供給される燃料量を補正す
る内燃機関の空燃比制御方法において、空燃比センサの出力を用いて該内燃機関の過渡
時における最適空燃比からの空燃比偏差を検出
し、該空燃比偏差が一定範囲外にある場合には過渡
時空燃比偏差を補正し、該過渡時空燃比偏差に応じて内燃機関の吸気状
態に対応する補正量決定因子量のなまし量を演算
し、該なまし量に応じて前記吸気状態に対応する補
正量決定因子量と前記なまし量との差より求めら
れる過渡時燃料補正量を修正し、それにより過渡
時における混合ガス燃料の最適空燃比からのずれ
を防止するとともに、前記過渡時における最適空燃比からの空燃比偏
差以外に空燃比に影響を与える因子があるか否か
を判定し、該因子が存在すると判定された時には前記過渡
時空燃比偏差の補正を禁止することを特徴とする
内燃機関の空燃比制御方法。２前記過渡時空燃比偏差に対応する値をカウン
トする過渡時空燃比補正カウンタをそなえ、該過
渡状態発生前に前記空燃比センサの出力により形
成される空燃比補正信号の複数の値の平均値が一
定範囲外にある時は、前記因子が存在すると判定
し、該過渡時空燃比補正カウンタのカウント値の
補正を禁止するようにした、特許請求の範囲第１
項記載の方法。