JPH0436036A - 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） 本発明はエンジンの空燃比制御装置に関する。

（従来技術） 自動車のエンジンにおいては、燃焼室に供給される混合
気の空燃比を最適値に制御するため、排気ガス中の残存
酸素濃度を検出するセンサ（以下、０２センサという）
を排気通路に設置し、このセンサからの出力に応じて燃
料供給量をフィードバック制御することが行なわれてい
る。すなわち、上記０２センサによって検出される排気
ガス中の残存酸素濃度が所定値以下のときには燃焼室に
供給されている混合気がリッチであると判断して、吸気
通路に設けられた燃料噴射弁による燃料供給量を減量さ
せ、また排気ガス中の残存濃度が所定値以上のときには
混合気がリーンであると判断して、上記燃料噴射弁によ
る燃料供給量を増量させ、このようにして燃焼室に供給
される混合気の空燃比が最適値すなわち理論空燃比（Ａ
／Ｆ＝１４．７）に維持されるようにフィードバック制
御するのである。

ところで、上記燃料噴射弁の燃料供給手段あるいはエア
フローメータ等の吸入空気量検出手段の性能のばらつき
や経年変化等が著しいと、燃料供給量の目標値に対する
ずれならびに吸入空気量の検出値の偏差をフィードバッ
ク制御だけでは解消することができなくなる場合があり
、このような場合、上記燃料供給手段からの燃料供給量
をエンジンの運転状態に適合させることができず、この
ため空燃比が正しく制御されないことになる。

そこで、実際の空燃比の理論空燃比に対するずれ量を求
め、次にこの空燃比のずれを修正するための補正係数（
学習補正値）を求めてメモリに記憶しておき、現在の運
転条件に該当する学習補正値メモリから読出してこれを
燃料供給手段による燃料供給量に反映させるという、い
わゆる学習制御を行なう空燃比制御が提案されている。

このように学習値を燃料供給手段における燃料供給量に
反映された学習制御に用いると、燃料供給手段あるいは
吸入空気量検出手段の性能のばらつきや経年変化等の影
響が除去されて、空燃比制御が常に良好に行なわれるこ
とになる。

一方、各気筒に対してそれぞれ１つの燃料噴射弁を配置
した構成の場合、その燃料噴射弁を低負荷時における燃
料の少量噴射に適した小容量のものとしたときには、低
負荷時の制御精度は向上するが、多量の燃料噴射を必要
とする加速時の応答性に問題が生じ、これと反対に、加
速時の燃料の多量噴射に適した大容量の燃料噴射弁を用
いたときには、低負荷時の制御精度が低下するという問
題がある。そのため、例えば特開昭６０−１０８５４５
号公報に開示されているように、エンジンの各気筒に対
してそれぞれ２つの燃料噴射弁を設け、エンジンの運転
状態に応じて各噴射弁からの燃料噴射量を制御するよう
にした燃料噴射装置も提案されている。

このような燃料噴射装置においては、一般に定常時にお
いて作動される第１噴射弁を吸気通路の上流側すなわち
燃焼室から遠い位置に配置してこの第１噴射弁から噴射
される燃料の気化・霧化を促進し、加速時のような過渡
時において作動される第２噴射弁は吸気通路の下流側す
なわち燃焼室に近い位置に配置して応答性の向上を図っ
ている。

そして、このような燃料噴射装置に対し、前述した燃料
噴射量の学習制御を実施する場合には、定常時において
作動される上流側の第１噴射弁のみが対象となる。した
がって、過渡時においては、下流側の第２噴射弁の性能
のばらつきおよび経年変化ならびにエアフローメータの
性能上のばらつきおよび経年変化が直ちに空燃比に影響
を与え、空燃比が正しく制御されないという問題があっ
た。

（発明の目的） そこで本発明は定常時に燃料供給量を学習制御される第
１の燃料供給手段と、過渡時に作動される第２の燃料供
給手段とを吸気通路に備えたものにおいて、過渡時にお
ける第２の燃料供給手段等の性能のばらつきおよび経年
変化の空燃比に与える影響を除去しうるエンジンの空燃
比制御装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によるエンジンの空燃比制御装置は、定常時にお
いて第２の燃料供給手段による燃料供給を強制的に実行
して、そのときに検出された空燃比のずれ量に基づいて
、上記第２の燃料供給手段の燃料供給量のずれを学習補
正する制御手段を備えていることを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、過渡時に作動される第２の燃料供給手
段についても精度の良い学習値を得ることができるから
、過渡時においても良好な空燃比制御を行なうことか可
能になる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

まず、第１図によりこの実施例の制御システムを説明す
ると、エンジン１には吸、排気弁２．３を介して各気筒
の燃焼室４にそれぞれ通じる独立吸気通路５ａおよび排
気通路６が設けられている。

各独立吸気通路５ａは上流端のサージタンク７から分岐
しており、このサージタンク７の上流側の共通吸気通路
５ｂには、その上流端側から下流側に向って順にエアク
リーナ８、エアフローメータ９および第１スロツトル弁
１０が配設されている。第１スロツトル弁１０はアクチ
ュエータ１１によって開閉される。また、各独立吸気通
路５の上流端には第１燃料噴射弁１２が配設され、その
下流側にそれぞれ第２スロツトル弁１３が設けられ、こ
れらの第２スロツトル弁１３は共通のアクチュエータ１
４および図示しないリンク機構を介して一斉に開閉され
るようになっている。また、第１スロツトル弁１０の上
流側の共通吸気通路５ｂと各独立吸気通路５ａの第２ス
ロツトル弁１３の下流側とを連通させるバイパス通路１
５が設けられ、このバイパス通路１５には、この通路１
５を通る空気量を調節するアイドル制御弁１６が配設さ
れている。さらに、独立吸気通路５ａにおけるバイパス
通路１５の開口部の下流には、第２燃料噴射弁１７が、
吸気弁２を介して燃焼室４内を指向するように配設され
ている。

さらに、上記第１、第２燃料噴射弁１２．１７、第１、
第２スロットル弁１０，１３およびアイドル制御弁１６
を制御するためのコントロールユニット２０が設けられ
ている。このコントロールユニット２０には、エアフロ
ーメータ９からの吸入吸気信号ａと、エンジン回転数を
検出する回転センサ２１からのエンジン回転数信号すと
、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２２から
の水温信号Ｃと、排気通路６に配設されて排気ガス中の
残存酸素濃度を検出する０２センサ２３からの０２信号
ｄ等が入力されるようになっている。

そしてコントロールユニット２０は、上記各入力信号ａ
　−ｄに基づいて、第１、第２燃料噴射弁１２．１７お
よびアクチュエータ１１．１４ならびにアイドル制御弁
１５にそれぞれ制御信号ｅ１Ｌ　ｇｓ　ｈ、ｉを出力し
、第１、第２燃料噴射弁１２．１７からの燃料噴射量の
制御と、第１、第２スロツトル弁１０．１３の開閉制御
と、アイドル制御弁１６の開度のデユーティ制御とを行
なうようになっている。その場合に、このコントロール
ユニットは、定常時には上記第１燃料噴射弁１２のみか
ら燃料を噴射し、過渡時には上記第２燃料噴射弁１７か
ら燃料を噴射するように制御信号ｅ、ｆを出力するとと
もに、第１燃料噴射弁１２に対しては、上記０２センサ
２３からの信号ｄに基づいて空燃比を目標値に収束させ
るように燃料噴射量のフィードバック制御を行ない、さ
らにこのフィードバック制御に基づいて第１燃料噴射弁
１２に関する燃料供給量の学習制御を行なうようになっ
ている。

マタ、コントロールユニット２０は、第２図のマツプに
設定された各運転領域■、■、■に応じて第１、第２ス
ロツトル弁１０．１３が下記に示すような態様で開閉制
御されるように、アクチュエータ１１．１４に対し制御
信号ｇ、ｈを出力する。

すなわち、低回転・低負荷領域である第２図の運転領域
Ｉにおいては、下流側の第２スロツトル弁１３はほとん
ど全閉状態とし上流側の第１スロツトル弁１０で吸気量
を制御する。この場合は、アイドル制御弁１５が開かれ
、第２スロツトル弁１３下流の小さい容積の吸気通路に
第１スロツトル弁１０上流の吸気がバイパス通路１６を
通じて供給されるため、第２スロツトル弁１３下流の負
圧が小さくなり（大気圧に近づく）、吸気通路へのダイ
リューションガスの持ちこみか少なくなり、アイドルの
安定性が良好になる。また第２図の運転領域■において
は、アイドル制御弁１６を閉じるとともに、下流側の第
２スロツトル弁１３は若干開き気味にして、上流側の第
１スロツトル弁１０で吸気量を制御する。この場合は、
第２スロツトル弁１３下流の吸気通路の負圧が増大し、
グイリュージョンガスか吸気系に持ちこまれる。このた
め燃料噴射弁から噴射される燃料の気化・霧化が促進さ
れ、燃費性能が向上する。また２つのスロットル弁（第
１、第２スロツトル弁１０．１３）の間に燃料噴射弁か
ある場合、下流側のスロットル弁（第２スロツトル弁１
３）が若干開くことによる空気流速の増大によっても燃
料の気化・霧化が促進される。さらに第２図の領域■に
おいては、上流側の第１スロツトル弁１０は全開状態に
して、下流側の第２スロツトル弁１３のみで吸気量を制
御する。この場合はサージタンク６よりも下流側の第２
スロツトル弁１３により空気量を制御するため、応答性
が向上する。

定常時に燃料を噴射する第１燃料噴射弁１２に関する燃
料供給量の学習値は、アイドル時のみの学習実行によっ
て求める場合と、エアフローメータ９で検出される吸気
量ＱＡの領域（ＱＡゾーン）別に学習値を求める場合と
がある。前者のアイドル時のみの学習実行ロジックを第
３図に、後者のＱＡゾーン別の学習実行ロジックを第４
図に示す。

第４図におけるＱ、’ｚ’−ンは例えば下記のように区
別される。

（１）０〜３０　リットル７分 （２）　　　３０〜６０　　　〃 （３）　　６０〜９０　　　〃 （４）　　　９０〜１１０　　　　　〃（５）１１０〜
１４０　　　　ｌ／ 第５図は空燃比のフィードバック制御に用いられるＯ、
センサ２３の出力ｄを示すタイムチャートで、この場合
、第１燃料噴射弁１２の経年変化等によって、０．セン
サ２３の出力ｄの中心値が理論空燃比（λ＝１）からず
れている（λ＝０９）ことを示している。そこで学習制
御を行なう場合は、まず空燃比（第５図の場合λ＝０．
９）の理論空燃比からのずれ量を求め、次にこの空燃比
のずれ量を修正する補正係数を求めて学習補正値として
記憶しておき、現在の運転条件に該当する学習補正値を
読出してこれをコントロールユニット２０から第１燃料
噴射弁１２に与えられる出力信号ｅに反映させている。

さらに本実施例では、第１燃料噴射弁１２が学習制御さ
れる定常時すなわちエンジンの運転状態が第３図または
第４図に示された学習条件が満たされた場合においても
、下流側の第２燃料噴射弁１７による燃料供給を強制的
に実行し、このときに検出された空燃比のずれ量に基づ
いて第２燃料噴射弁１７による燃料供給量のずれを学習
補正している。そしてこの第２燃料噴射弁１７に関する
学習値を求めるのに際し、この学習値をアイドル時にお
いて求める場合には、燃料噴射を第１燃料噴射弁１２か
ら第２燃料噴射弁１７に完全に切換える。また、第２燃
料噴射弁１７に関する学習値をＱＡゾーン別に求める場
合には、燃費性能の悪化を防止するために、燃料噴射量
を第１、第２燃料噴射弁１２．１７の双方にそれぞれ１
／２ずつ負担させた状態で学習を実行するようにプログ
ラムされている。

次にコントロールユニット２０の具体的な動作について
、第６図（アイドル時）および第７図、第８図（ＱＡゾ
ーン別）のフローチャートに従って説明する。

まず第６図に示すフローチャートのステップＳ１におい
て、第３図に示す学習条件を読みこみ、次のステップＳ
２で学習を実行すべき条件が満足されたか否かを判定す
る。そして学習条件が成立したと判定された場合は、ス
テップＳ３へ進んで上流側の第１燃料噴射弁１２の学習
を開始し、次のステップＳ４でこの学習が終了したと判
定されると、ステップＳ５でその学習値を第１燃料噴射
弁１２の学習テーブルに記憶した後、ステップＳ６で第
１燃料噴射弁１２による燃料噴射から下流側の第２燃料
噴射弁１７による燃料噴射に切換える。なお、Ｔｉは燃
料噴射弁制御信号の燃料噴射期間をあられすパルス幅で
ある。そして第２燃料噴射弁１７に切換えた後はステッ
プＳ７で第２燃料噴射弁１７の学習を開始し、次のステ
ップＳ８でこの学習が終了したと判定されると、ステッ
プＳ９でその学習値を第２燃料噴射弁１７の学習テーブ
ルに記憶した後、ステップＳ１０で下流側の第２燃料噴
射弁１７による燃料噴射から再び上流側の第１燃料噴射
弁１２による燃料噴射に切換える。

次に第７図に示すフローチャートのステップＳｌｌにお
いては、第４図に示す学習条件を読みこみ、次のステッ
プＳ１２で学習を実行すべき条件が満足されたか否かを
判定する。そして学習条件が成立したと判定されたとき
には、ステップＳ１３において、上流側の第１燃料噴射
弁１２の学習を開始する。このとき、燃料噴射パルス幅
Ｔｉの１／２がアイドル時のパルス幅より小さい場合に
は、第６図のフローチャートで求められた第１燃料噴射
弁１２に関するアイドル時の学習値を反映させる。

次のステップＳ１５で第１燃料噴射弁１２の学習が終了
したと判定されると、ステップ８１６で各ＱＡゾーンに
おける学習値を第１燃料噴射弁１２の学習テーブルに記
憶する。次にステップ８１７で全燃料噴射量の１／２ず
つを第１、第２燃料噴射弁１２．１７にそれぞれ負担さ
せるように切換えを行なう。そして次のステップＳ１８
で下流側の第２燃料噴射弁１７の学習を開始する。この
ステップＳ１８における第２燃料噴射弁１７に関する学
習のフローチャートが第８図に示されており、まずステ
ップＳ３１では、先に記憶した上流側の第１燃料噴射弁
１２の学習値の中から吸気量が現ＱＡの１／２であると
きの学習値を選択して、この学習値を第１燃料噴射弁１
２にのみ反映させる。そして次のステップＳ３２では空
燃比のずれ量を検出する。この場合、上流側の第１燃料
噴射弁１２の学習値を反映させているので、このときの
ずれは下流側の第２燃料噴射弁１７のみに基因すること
になる。そして次のステップＳ３３で学習値を下記の概
念式によって演算する（第９図参照）。なおＡＦＭはエ
アフローメータをあられす〇下流噴射弁＋ＡＦＭの学習
値 ＝（空燃比ずれ量−（ｌ／２ＱＡ学習値−ＱＡ学習値）
）＋　１　／　２　Ｑ　Ａ学習値 以上のような下流側の第２燃料噴射弁１７に関する学習
を行なった後、第７図のフローチャートのステップＳ１
９に戻り、学習が終了したか否かを判定した後、第２燃
料噴射弁１７の現噴射量は全噴射量の１／２であるから
、ステップＳ２０で現ＱＡの１／２ＱＡの学習テーブル
に第２燃料噴射弁１７の学習値を記憶する。そして最後
にステップＳ２１で、燃料噴射量を第１燃料噴射弁１２
に全面負担させるように切換えて学習を終了する。

第１０図は上述のようにして第１、第２燃料噴射弁１２
．１７の各学習値を反映させた空燃比のフィードバック
制御の制御フローを示したものである。すなわち、ステ
ップＳ４１でエンジンの運転状態すなわち、スロットル
開度、ＱＡ％エンジン回転数等を読みこみ、次のステッ
プＳ４２で加速か否かの判定を行ない、加速時にはステ
ップＳ４３で下流側の第２燃料噴射弁１７の学習値を反
映させた空燃比のフィードバック制御を行なう。

また、加速時以外ではステップＳ４３で上流側の第１燃
料噴射弁１２の学習値を反映させた空燃比のフィードバ
ック制御を行なうようになっている。

以上の説明から明らかなように、本実施例においては、
過渡時に作動される下流側の第２燃料噴射弁１７を定常
時に作動させて学習値を得ているから、過渡時において
も、この学習値を反映させた良好な空燃比制御を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は空燃比制
御の制御システム図、第２図はスロットル弁の制御領域
を設定したマツプ、第３図はアイドル時の学習実行ロジ
ック、第４図はＱＡゾーン別の学習実行ロジック、第５
図は空燃比制御時の０２センサの出力を示すタイムチャ
ート、第６図〜第８図は学習実行のフローチャート、第
９図はその説明に供するグラフ、第１０図は学習値を反
映させた空燃比のフィードバンク制御のフローチャート
である。 １・・・エンジン　　　　　５ａ・・・独立吸気通路５
ｂ・・・共通吸気通路　　１０・・・スロットル弁１２
・・・第１燃料噴射弁 １３・・・第２スロツトル弁 １７・・・第２燃料噴射弁 ２０・・・コントロールユニット ２３・・・０２センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料供給量を学習制御される第１の燃料供給手段と
   、学習条件以外の条件で使用される第２の燃料供給手段
   とを吸気通路に備えたエンジンの空燃比制御装置であっ
   て、 上記学習条件において上記第２の燃料供給手段による燃
   料供給を強制的に実行し、そのときに検出された空燃比
   のずれ量に基づいて上記第２の燃料供給手段の燃料供給
   量のずれを学習補正する制御手段を備えていることを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。 ２、定常時に作動される第１の燃料噴射弁と、過渡時に
   作動される第２の燃料噴射弁と、定常時に燃料供給量の
   ずれを学習補正する学習手段とを備えたエンジンの空燃
   比制御装置であって、上記定常時において上記第２の燃
   料噴射弁による燃料供給を強制的に実行し、そのときに
   検出された空燃比のずれ量に基づいて上記第２の燃料噴
   射弁の燃料供給量のずれを学習補正する制御手段を備え
   ていることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。