JPH0552137A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の運転領域に応じて、空燃比を理論
空燃比とする燃料噴射量のフィードバック制御と、内燃
機関のトルク変動量が目標トルク変動量となるよう空燃
比をリーンに制御するフィードバック制御とを選択的に
行なう燃料噴射量制御装置に関し、空燃比を理論空燃比
とするフィードバック制御において空燃比学習係数が学
習未完了で空燃比をリーンに制御するフィードバック制
御に移行した場合のリーンリミット学習係数の誤学習を
防止することを目的とする。 【構成】 ストイキＦ／Ｂ制御時はステップ３０４又は
３０６により空燃比学習係数ＫＧＮを更新した後、リー
ンリミット制御時のＴＡＵ算出に用いるリーンリミット
学習係数ＦＣＰＳを、総補正量ＫＧ×ＦＣＰＳが変化し
ないよう、ＦＣＰＳＮとして更新し、ステップ３０８で
メモリに格納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射量制
御装置に係り、特に内燃機関の運転状態に応じて、空燃
比を理論空燃比とする燃料噴射量のフィードバック制御
と、内燃機関のトルク変動量が目標トルク変動量となる
よう空燃比をリーンに制御するフィードバック制御とを
選択的に行なう燃料噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子制御式燃料噴射装置を備
えた内燃機関において、排気ガス中の未燃ガス成分が十
分低下しない運転領域においては、排気通路に設けられ
た酸素濃度検出センサの出力信号に基づいて、機関シリ
ンダ内に供給される混合気が理論空燃比（ストイキ）と
なるよう燃料噴射量をフィードバック制御（以下、これ
を「ストイキフィードバック制御」というものとする）
し、三元触媒により排気ガスの浄化を図る燃料噴射量制
御と、排気ガス中の未燃ガス成分が十分低い運転領域に
おいては、燃焼圧センサの出力信号によりトルク変動量
を演算し、その値が所定の目標トルク変動量となるよう
に、機関の空燃比を極力リーン側にフィードバック制御
（以下、これを「リーンリミット制御」というものとす
る）し、燃費の向上や窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減を図
る燃料噴射量制御とを選択的に行なう燃料噴射量制御装
置が知られている（特開昭５８−２２２９４０号公
報）。

【０００３】かかる従来の燃料噴射量制御装置では、単
位時間当りの燃料噴射量、すなわち燃料噴射時間ＴＡＵ
は次式に基づいて算出する。

【０００４】 ＴＡＵ＝ＴＰ×ＦＡＦ×ＫＧ×ＦＬＥＡＮ×ＦＣＰＳ×α (1) ただし、上式中、ＴＰは基本燃料噴射時間、ＦＡＦは空
燃比フィードバック補正係数、ＫＧは空燃比学習係数、
ＦＬＥＡＮはリーン補正係数、ＦＣＰＳはリーンリミッ
ト学習係数、αはその他の補正係数（例えば暖機増量補
正、吸気温補正、過渡時補正、電源電圧補正等を行なう
係数) である。

【０００５】そして、前記したストイキフィードバック
制御時にはリーンリミット制御時に用いる各係数ＦＬＥ
ＡＮ及びＦＣＰＳを夫々１．０とし、またＦＡＦの中心
値が１．０となるように、空燃比学習係数ＫＧを学習す
るため、燃料噴射時間ＴＡＵは(1) 式より次式で表わさ
れる。

【０００６】 ＴＡＵ＝ＴＰ×ＦＡＦ×ＫＧ×１．０×１．０×α (2) 一方、リーンリミット制御時には、ストイキフィードバ
ック制御時で用いられる空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦを１．０とし、またＦＬＥＡＮは基本目標空燃比
で決まる値とし、別途算出するトルク変動値が目標値と
一致するように、リーンリミット学習係数ＦＣＰＳを学
習するため、燃料噴射時間ＴＡＵは(1)式より次式で表
わされる。

【０００７】 ＴＡＵ＝ＴＰ×１．０×ＫＧ×ＦＬＥＡＮ×ＦＣＰＳ×α (3) ここで、空燃比学習係数ＫＧは、燃料噴射量に関連する
要因のバラツキや経時変化を吸収するためのものである
から、従来装置では(3) 式に示すようにリーンリミット
制御時も(2) 式のストイキフィードバック制御時と同様
に燃料噴射時間ＴＡＵに反映させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
装置では、ストイキフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御期間
が短く、空燃比学習係数ＫＧの学習が充分でないままリ
ーンリミット制御に移行した場合は、ＫＧの未学習分の
ズレ量を含めてリーンリミット学習係数ＦＣＰＳの学習
が行なわれてしまう。そのため、その後のストイキＦ／
Ｂ制御時を経て再びリーンリミット制御に移行した際
に、(3)式中のＫＧ×ＦＣＰＳの総補正量が本来の要求
値に対してずれてしまい、過渡時にドライバビリティの
悪化やエミッションが悪化する可能性がある。

【０００９】例えば、図１０に示す時刻ｔ₁ で空燃比
（Ａ／Ｆ）のオープンループ制御からストイキＦ／Ｂ制
御に移行し、それに伴い空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦが図１０（Ａ）に示す如く学習され、また空燃比
学習係数ＫＧも同図（Ｂ）に実線で示す如く学習され
る。この時刻ｔ₁ からのストイキＦ／Ｂ制御時は、リー
ンリミット制御は過去に行なわれておらず、図１０
（Ｄ）に示すように初期値の“１．０”であり、またト
ルク変動は同図（Ｄ）に示す如く小であり、かつ、空燃
比（Ａ／Ｆ）は同図（Ｅ）に示す如くストイキに制御さ
れる。

【００１０】しかし、空燃比学習係数ＫＧが図１０
（Ｂ）に示す如く、要求値（例えば“０．９０”）にま
で学習される以前の時刻ｔ₂ でリーンリミット制御に移
行すると、このリーンリミット制御時にＫＧの未学習分
のズレ量を含めてリーンリミット学習係数ＦＣＰＳの学
習が行なわれるために、ＦＣＰＳは図１０（Ｄ）に示す
如く、時刻ｔ₂ 以降の学習により要求値（例えば“０．
９５”）以下の値（ここでは“０．９０”）にまで学習
されてしまう。

【００１１】このリーンリミット制御ではＦＣＰＳは学
習が充分行なわれて、上記の如く“０．９０”の値とな
り、一方、空燃比学習係数ＫＧは学習されないから図１
０（Ｂ）に示す如く直前のストイキＦ／Ｂ制御時の学習
値“０．９５”に保持されている。

【００１２】続いて、時刻ｔ₃ で上記のリーンリミット
制御からストイキＦ／Ｂ制御に移行したものとすると、
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ及び空燃比学習係
数ＫＧの学習が再開される一方、リーンリミット学習係
数ＦＣＰＳの学習は停止され、前回の値に保持される。

【００１３】時刻ｔ₃ からｔ₄ までのストイキＦ／Ｂ制
御により、ＫＧの学習が充分行なわれて、図１０（Ｂ）
に示す如く要求値“０．９０”に達したものとすると、
次に時刻ｔ₄ でリーンリミット制御に移行した際の燃料
噴射時間ＴＡＵは、(3) 式にＫＧ＝０．９０、ＦＣＰＳ
＝０．９０を代入した次式で表わされる。

【００１４】 ＴＡＵ＝ＴＰ×１．０×０．９０×ＦＬＥＡＮ×０．９０×α (4) すなわち、(4) 式からわかるように、ＫＧ×ＦＣＰＳの
総補正量が「０．９０×０．９０」となり、本来の要求
値「０．９０×０．９５」よりも小なる値にズレてしま
う。

【００１５】このため、時刻ｔ₄ 以降のリーンリミット
制御の初期においては、図１０（Ｄ）に示すリーンリミ
ット学習係数ＦＣＰＳが要求値“０．９５”付近にまで
学習されていないため、燃料噴射時間ＴＡＵが要求値よ
り短くなってしまうために同図（Ｃ）にＩで示す如くト
ルク変動量が許容限界を越えて失火によるドライバビリ
ティ不良が生じると共に、同図（Ｅ）にIIで示す如く空
燃比（Ａ／Ｆ）がオーバーリーンとなり、排気ガス中の
炭化水素（ＨＣ）の排気量が増加してしまう。なお、ス
トイキＦ／Ｂ制御時の空燃比学習係数ＫＧの学習値が要
求値よりも小なる値にずれてリーンリミット制御に移行
した場合は、上記とは逆にその後のリーンリミット制御
でＡ／Ｆがリッチ側にずれ、ノッキングの発生や排気ガ
ス中の窒素酸化物ＮＯｘの排気量の増加が生ずる。

【００１６】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
空燃比学習係数ＫＧとリーンリミット学習係数ＦＣＰＳ
との総補正量が変化しないようにすることにより、上記
の課題を解決した内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供
することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の排
気通路に設けられた酸素濃度検出センサの出力信号に基
づき、前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃
比が理論空燃比となるように、燃料噴射弁の燃料噴射時
間を補正するための空燃比学習係数を更新する空燃比学
習係数更新手段と、前記内燃機関の発生トルクのサイク
ル間変動に基づき、該内燃機関のトルク変動値が目標ト
ルク変動量に一致するように、前記空燃比を極力リーン
側とする燃料噴射時間を補正するためのリーンリミット
学習係数を更新するリーンリミット学習係数更新手段と
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記
空燃比学習係数更新手段により空燃比学習係数が学習更
新されるフィードバック制御期間中は、前記空燃比学習
係数と前記リーンリミット学習係数とによる燃料噴射量
の総補正量が変化しないように、前記リーンリミット学
習係数も前記空燃比学習係数に応じて更新するようにし
たものである。

【００１８】

【作用】本発明では、空燃比が理論空燃比となるように
空燃比学習係数を学習するストイキフィードバック制御
による燃料噴射時間の補正期間が短かく、空燃比学習係
数が要求値にまで更新されない状態でリーンリミット制
御に移行して、リーンリミット学習係数が誤学習されて
も、空燃比学習係数を更新する次回のストイキフィード
バック制御時に、空燃比学習係数が要求値に更新される
のに合わせて、前記リーンリミット学習係数も正しい値
に更新される。

【００１９】

【実施例】図１は本発明になる内燃機関の燃料噴射量制
御装置が適用される多気筒内燃機関の要部の構成図を示
す。図１は４気筒火花点火式内燃機関を示し、機関本体
１１には４つの点火プラグ１２₁ ，１２₂ ，１２₃ 及び
１２₄ が取り付けられ、また各気筒の燃焼室が４分岐さ
れたインテークマニホルド１３とエキゾーストマニホル
ド１４に夫々連通されている。

【００２０】インテークマニホルド１３の下流側の各枝
管には別々に燃料噴射弁１５₁ ，１５₂ ，１５₃ 及び１
５₄ が取り付けられている。また、インテークマニホル
ド１３の上流側は吸気通路１６に連通されている。１番
気筒には燃焼圧センサ１７が設けられている。この燃焼
圧センサ１７は１番気筒内の筒内圧力を直接計測する耐
熱性の圧電式センサであって、筒内圧力に応じた電気信
号を発生する。

【００２１】ディストリビュータ１８は点火プラグ１２
₁ 〜１２₄ に夫々高電圧を分配供給する。このディスト
リビュータ１８にはクランク角７２０°毎に基準位置検
出用パルス信号を発生する基準位置センサ１９と、クラ
ンク角３０°毎にクランク角度検出信号を発生するクラ
ンク角センサ２０とが取り付けられている。

【００２２】マイクロコンピュータ２１は中央処理装置
（ＣＰＵ）２２，メモリ２３，入力インターフェイス回
路２４及び出力インターフェイス回路２５を有し、これ
らを双方向のバス２６で接続された構成とされている。
このマイクロコンピュータ２１により前記した空燃比学
習係数更新手段、リーンリミット学習係数更新手段、空
燃比学習係数学習中にリーンリミット学習係数を更新す
る手段が実現される。図２は図１の内燃機関の１番気筒
及びその付近の構造を示す。同図中、図１と同一構成部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。図２にお
いて、エアクリーナ３０でろ過された空気はその吸入空
気量がエアフローメータ３１によって計測され、吸気通
路１６内に設けられたスロットルバルブ３２を通り、更
にサージタンク３３で各気筒のインテークマニホルド１
３に分配され、１番気筒の場合はここで燃料噴射弁１５
₁ から噴射される燃料と混合されてから吸気弁３４の開
弁時、燃焼室３５に吸入される。

【００２３】燃焼室３５は内部にピストン３６を有し、
また排気弁３７を介してエキゾーストマニホルド１４に
連通されている。前記した燃焼圧センサ１７はその先端
が燃焼室３５内に貫通突出するように構成されている。

【００２４】また、スロットルバルブ３２はアクセルペ
ダル（図示せず）に連動して開度が調整される構成とさ
れている。スロットルバルブ３２の開度は、スロットル
ポジションセンサ３８により検出される。水温センサ３
９はエンジンブロックを貫通して一部がウォータージャ
ケット内に突出され、機関冷却水の水温を検出する。ま
た、エキゾーストマニホルド１４の途中に、酸素濃度検
出センサ（Ｏ₂ センサ）４０とリーンセンサ４１とが夫
々一部がエキゾーストマニホルド１４内に突出するよう
に並設され、三元触媒装置４２に入る前の排気ガス中の
酸素濃度を検出する。ただし、リーンセンサ４１は空燃
比のリーンの度合いを検出するための構成とされてい
る。これらの各センサ３１，３８，３９，４０及び４１
の各検出信号は前記したマイクロコンピュータ２１に入
力されメモリ２３に格納される。次にマイクロコンピュ
ータ２１による本発明の一実施例の燃料噴射量制御動作
について説明する。図３は本発明の一実施例の燃料噴射
時間計算ルーチンのフローチャートを示す。マイクロコ
ンピュータ２１は、まずステップ１０１おいてメモリ２
３より機関回転数ＮＥ、機関冷却水温、Ｏ₂ センサ４０
とリーンセンサ４１の各出力、エアーフローメータ３１
により検出された吸入空気量などの各データを読み出
し、前記したストイキＦ／Ｂ制御条件とリーンリミット
制御条件のいずれを満たしているか判定する。

【００２５】ストイキＦ／Ｂ制御条件としては、例えば
機関冷却水温が４０℃以上、Ｏ ₂ センサ４０が活性
状態、始動状態でない、などがあり、これらを同時に
満足するときはストイキＦ／Ｂ制御を行なうべくステッ
プ１０２へ進んで、ストイキＦ／Ｂ制御時の燃料噴射時
間ＴＡＵを算出する。

【００２６】一方、リーンリミット制御条件としては、
例えば機関冷却水温が７０℃以上、リーンセンサ４
１が活性状態である、などがあり、これらの条件を同時
に満足するときはリーンリミット制御を行なうべくステ
ップ１０３へ進んで、リーンリミット制御時の燃料噴射
時間ＴＡＵを算出する。

【００２７】上記の燃料噴射時間ＴＡＵは基本的には前
記(1) 式に基づいて算出され、ステップ１０２のストイ
キＦ／Ｂ制御時のＴＡＵは前記(2)式に示した従来のス
トイキＦ／Ｂ制御時と同一式で算出される。同様にステ
ップ１０３のリーンリミット制御時のＴＡＵは、前記
(3) 式に示した従来のリーンリミット制御時のＴＡＵ算
出式と同一式で算出される。

【００２８】(2) 式及び(3) 式中の基本燃料噴射時間Ｔ
Ｐは、機関回転数ＮＥ及び吸入空気量Ｑに基づいて関数
テーブルを参照して算出する。また、空燃比フィードバ
ック補正係数ＦＡＦは後述の図４の処理ルーチンで算出
され、空燃比学習係数ＫＧは後述の図６の処理ルーチン
で算出され、リーンリミット学習係数ＦＣＰＳは後述の
図７のルーチンで算出される。

【００２９】ステップ１０３によりリーンリミット制御
時の燃料噴射時間ＴＡＵが算出されると、続いてステッ
プ１０３で用いた空燃比学習係数ＫＧを変数ＫＧＯに、
またリーンリミット学習係数ＦＣＰＳを変数ＦＣＰＳＯ
に夫々代入し、メモリ２３に格納する（ステップ１０
４）。

【００３０】上記のステップ１０２又は１０４の処理が
終了すると、燃料噴射タイミングがきたかどうかチェッ
クし（ステップ１０５）、燃料噴射タイミングであれば
ステップ１０６で燃料噴射時間ＴＡＵの持続時間を有す
る駆動信号が出力インターフェイス回路２５を介して燃
料噴射弁１５₁ 〜１５₄ のいずれかに送出され、燃料噴
射をその接続時間実行させる。

【００３１】次にストイキＦ／Ｂ制御時における空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦの算出方法について、図
４のルーチンと共に説明する。例えば１０ｍｓｅｃ毎に
このルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で
空燃比の閉ループ条件、すなわち、前記したストイキＦ
／Ｂ条件が成立しているか否かを判別する。閉ループ条
件が成立していないときは、ステップ２０２へ進んで空
燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの値を“１．０”と
してこのルーチンを終了する。

【００３２】閉ループ条件成立の場合は、ステップ２０
３へ進み、Ｏ₂ センサ４０の出力信号に対応した図５
（Ａ）に示す如き空燃比信号をメモリ２３から読み出
す。続いて、ステップ２０４においてこの空燃比信号を
図５（Ａ）にＲＥＦで示した基準値と比較し、現在の空
燃比がリッチであるかリーンであるかを判別する。空燃
比信号の方が基準値ＲＥＦより大きいとき、すなわちリ
ッチの場合、プログラムはステップ２０５側へ進み、ス
テップ２０５〜２０９の処理が行われる。まず、ステッ
プ２０５では、ステップ２１０〜２１４側で用いるスキ
ップ用フラグＣＡＦＬをＣＡＦＬ＝０にリセットする。
ステップ２０６ではスキップ用フラグＣＡＦＲが“０”
であるか否かを判別する。

【００３３】リーン側から初めてリッチ側に移行した場
合はＣＡＦＲ＝０であるのでステップ２０７へ進んで補
正係数ＦＡＦをＳＫＰ₁ だけ減少させる。次いでステッ
プ２０８において、フラグＣＡＦＲを“１”にセットす
る。従って次にステップ２０６へきた時は、ステップ２
０９に進み、ＦＡＦがＫ₁だけ減じられる。

【００３４】図５（Ｂ）に示すように、ＳＫＰ₁ はＫ₁
よりかなり大きな値であり、空燃比がリーンからリッチ
に移行したと判断した際にＦＡＦを大きく減少させるい
わゆるスキップ処理を行わせるためのものである。

【００３５】空燃比信号が基準値ＲＥＦ以下の場合、即
ちリーンの場合、ステップ２１０〜２１４の処理が行わ
れる。まずステップ２１０でフラグＣＡＦＲを“０”に
リセットし、次のステップ２１１でスキップ用フラグＣ
ＡＦＬが“０”であるか否かを判別する。リッチ側から
初めてリーン側に移行した場合は、ＣＡＦＬ＝０である
からステップ２１２へ進んでＦＡＦをＳＫＰ₂ だけ増大
させるスキップ処理が行われ、次いでステップ２１３に
おいてＣＡＦＬが“１”にセットされる。以後は、ステ
ップ２１１よりステップ２１４へ進み、ＦＡＦはＫ₂ だ
け増大せしめられる。なお、上述のＫ₁ 及びＫ₂ は図５
（Ｂ）に示すようにＦＡＦを徐々に減少、増大させるた
めの積分処理用定数である。

【００３６】図６は空燃比学習係数ＫＧを求めるための
学習ルーチンで、ストイキＦ／Ｂ制御期間中に例えば１
６０ｍｓｅｃ毎に起動される。ステップ３０１，３０２
は学習を行う条件が成立したか否かを判別するものであ
り、ステップ３０１ではストイキＦ／Ｂ条件成立か否か
を判別し、ステップ３０２では、冷却水温、吸気温度等
からストイキＦ／Ｂ制御の実行よりもさらに限定された
運転状態であるか否かを判別している。ストイキＦ／Ｂ
制御中であり、ストイキＦ／Ｂ運転状態よりもさらに限
定された運転状態である場合にはＫＧの学習条件が成立
したとしてステップ３０３へ進む。ＫＧの学習条件が成
立しない場合は、ＫＧの学習は行なわず、このルーチン
を終了する。

【００３７】ステップ３０３においては、空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが“１．
０”より大であるか否か判定する。平均値ＦＡＦＡＶは
例えば図４に示したルーチンが４回起動されて得られる
スキップ直前の４つのＦＡＦの平均値であり、“１．
０”より大のときは、前回の空燃比学習係数ＫＧＯに
“０．０１”を加算して新たな空燃比学習係数ＫＧＮと
する（ステップ３０４）。

【００３８】一方、ステップ３０３でＦＡＦＡＶ≦１．
０と判定されたときはステップ３０４でＦＡＦＡＶが
“１．０”より小か否か判定される。ＦＡＦＡＶ＜１．
０のときはステップ３０６へ進んで前回の空燃比学習係
数ＫＧＯから“０．０１”を減算して新たな空燃比学習
係数ＫＧＮとする。ステップ３０５でＦＡＦＡＶが
“１．０”と判定されたときは、空燃比学習係数ＫＧを
更新することなく、前回の値のままとする。

【００３９】ステップ３０４又は３０６により空燃比学
習係数の更新値ＫＧＮが得られると、続いて、学習値の
総補正量ＫＧ×ＦＣＰＳが変化しないように、新しいリ
ーンリミット学習係数ＦＣＰＳＮを次式に基づいて算出
する（ステップ３０７）。

【００４０】

【数１】

【００４１】ただし、上式中、ＦＣＰＯは図３のルーチ
ンのステップ１０４でメモリ２３に格納した、前回のリ
ーンリミット制御時に学習されたリーンリミット学習係
数ＦＣＰＳの最終値である。また、ＫＧＯも図３のルー
チンのステップ１０４でメモリ２３に格納した、前回の
リーンリミット制御時に用いられた空燃比学習係数であ
る。

【００４２】続いて、上記ステップ３０４又は３０６で
算出更新した空燃比学習係数ＫＧＮの値を変数ＫＧに、
またステップ３０７で算出したリーンリミット学習係数
ＦＣＰＳＮの値を変数ＦＣＰＳに代入し、メモリ２３に
格納し（ステップ３０８）、このルーチンを終了する。

【００４３】以上の図６のルーチンのステップ３０１〜
３０６が前記した空燃比学習係数更新手段に相当し、ス
テップ３０７が前記したストイキＦ／Ｂ制御期間中に空
燃比学習係数ＫＧに応じてリーンリミット学習係数を更
新する処理に相当する。

【００４４】次にリーンリミット制御時のリーンリミッ
ト学習係数ＦＣＰＳの更新動作について図７乃至図９と
共に説明する。図７（Ａ）はリーンリミット学習係数Ｆ
ＣＰＳの演算ルーチンで、例えば７２０℃Ａ（クランク
角）毎に起動される。また、図７（Ｂ）は筒内圧力取り
込みルーチンで、所定クランク角（例えば３０℃Ａ）を
周期とするクランク角度割り込み信号によって起動さ
れ、燃焼圧センサ１７から入力インターフェイス回路２
４に入力される電気信号（燃焼圧信号）をアナログ・デ
ィジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し（ステップ５０１）、得
られたディジタルデータをメモリ２３に格納する。

【００４５】すなわち、クランク角度検出信号に基づ
き、クランク角度がＢＴＤＣ１５５°ＣＡ（上死点前１
５５°），ＡＴＤＣ５°ＣＡ（上死点後５°），ＡＴＤ
Ｃ２０°ＣＡ，ＡＴＤＣ３５°ＣＡ及びＡＴＤＣ５０°
ＣＡの夫々のタイミングのときに、その時の燃焼圧信号
のディジタルデータをメモリ２３に夫々取り込む。

【００４６】図８はこのときの燃焼圧信号の変化とクラ
ンク角度検出信号などとの関係を示す。クランク角度が
ＢＴＤＣ１５５°ＣＡのときの燃焼圧信号ＶＣＰ₀ は、
燃焼圧センサ１７の温度等による出力ドリフト、オフセ
ット電圧のばらつき等を吸収するために、他のクランク
位置での燃焼圧の基準値とするものである。

【００４７】クランク角度がＡＴＤＣ５°ＣＡ，ＡＴＤ
Ｃ２０°ＣＡ，ＡＴＤＣ３５°ＣＡ及びＡＴＤＣ５０°
ＣＡの夫々の時の燃焼圧信号は図８にＶＣＰ₁ ，ＶＣＰ
₂ ，ＶＣＰ₃ 及びＶＣＰ₄ で示される。なお、図８中、
ＮＡは３０°ＣＡ割り込み毎にカウントアップし、３６
０°ＣＡ毎にクリアされるアングルカウンタＮＡの値で
ある。ＡＴＤＣ５°ＣＡ，ＡＴＤＣ３５°ＣＡの位置は
３０°ＣＡ割り込み時点と一致しないので、ＡＴＤＣ５
°ＣＡ，ＡＴＤＣ３５°ＣＡでのＡ／Ｄ変換はその直前
の３０°ＣＡ割り込み時点（ＮＡ＝“０”，“１”）で
１５°ＣＡ時間をタイマに設定し、タイマでＣＰＵ２２
に割り込ませる。

【００４８】一方、図７（Ａ）のルーチンが７２０°Ｃ
Ａ毎に起動されると、まず上記ステップ５０１で取り込
んだ５つの燃焼圧データをもとに軸トルクを次の方法で
計算する（ステップ４０１）。

【００４９】まず、ＶＣＰ₀ を基準とした燃焼圧力ＣＰ
_n を次式により算出する（ただし、ｎ＝１〜４）。

【００５０】 ＣＰ_n ＝Ｋ₁ ×（ＶＣＰ_n −ＶＣＰ₀ ） (6) 上式中、Ｋ₁ は燃焼圧信号−燃焼圧換算係数である。次
に次式により各気筒毎に軸トルクＰＴＲＱを算出する。

【００５１】 ＰＴＲＱ＝Ｋ₂ ×（0.5 ＣＰ₁ ＋２ＣＰ₂ ＋３ＣＰ₃ ＋４ＣＰ₄ ） (7) ただし、上式中、Ｋ₂ は燃焼圧−トルク換算係数であ
る。

【００５２】次に図７（Ａ）のステップ４０２に進み、
次式に基づいて各気筒毎にサイクル間のトルク変動量Ｄ
ＴＲＱを算出する。

【００５３】 ＤＴＲＱ＝ＰＴＲＱ_i-1 −ＰＴＲＱ_i （ＤＴＲＱ≧０） (8) すなわち、前回の軸トルクＰＴＲＱ_i-1 から今回の軸ト
ルクＰＴＲＱ_i を差し引いた値ＤＴＲＱのうち正の場合
のみ、換言するとトルクが減少するときのみ、トルク変
動が生じたものとみなす。これは、ＤＴＲＱが負のとき
はトルクが理想トルクに沿って変化しているものとみな
すことができるからである。

【００５４】これにより、前記した軸トルクＰＴＲＱが
図９（Ａ）に示した如く変化したものとすると、上記の
トルク変動量ＤＴＲＱは同図（Ｂ）に示す如く変化す
る。

【００５５】次にステップ４０３へ進み、今回の運転領
域ＮＯＡＲＥＡ_i が前回の運転領域ＮＯＡＲＥＡ_i-1 と
変化したか否か判定し、変化していない場合は次のステ
ップ４０４へ進んで変動判定条件か否かの判定が行なわ
れる。なお、後述のトルク変動判定値（目標トルク変動
量）ＫＴＨは、運転領域毎に設けられている。また、ト
ルク変動判定を行なわない条件としては、減速時、アイ
ドル運転時、始動中、暖機中、ＥＧＲオン時、フューエ
ルカット時、後述のトルク変動量のなまし値ＴＨ算出
前、非学習領域での運転時などがある。従って、これら
の条件のいずれでもないときに、トルク変動判定条件と
みなして次のステップ４０５へ進む。

【００５６】なお、上記の減速の判定は、前記サイクル
間トルク変動量ＤＴＲＱが例えば５回以上連続して正の
ときは減速と判定する。減速時には、吸入空気量の減少
に伴うトルク低下と燃焼悪化に伴うトルク低下とが区別
できないため、トルク変動量による機関の制御を停止す
る。ステップ４０５ではサイクル間トルク変動量（トル
ク低下量）の積算値ＤＴＲＱ１０_i を次式に基づいて算
出する。

【００５７】 ＤＴＲＱ１０_i ＝ＤＴＲＱ１０_i-1 ＋ＤＴＲＱ (9) すなわち、前回までのトルク変動量積算値ＤＴＲＱ１０
_i-1 に今回算出したトルク変動量ＤＴＲＱを加算する。

【００５８】次にサイクル数ＣＹＣＬＥ１０が所定値
（例えば１０）以上か否か判定し（ステップ４０６）、
所定値未満のときはサイクル数ＣＹＣＬＥ１０を“１”
インクリメントした後（ステップ４０７）、このルーチ
ンを終了し、再び上記の処理を開始する。

【００５９】こうして図７（Ａ）のメインルーチンが所
定回数繰り返されることにより、トルク変動量積算値が
略正確なトルク変動量に対応しているものとみなされる
ようになってから、ステップ４０６から次のステップ４
０８へ進み、トルク変動値ＴＨを例えば次式に基づいて
算出する。 ＴＨ＝｛（１／１６）×（ＤＴＲＱ１０_i −ＴＨ_i-1 ）｝＋ＴＨ_i-1 (10) (10)式からわかるように、トルク変動値ＴＨは前回のト
ルク変動値ＴＨ_i-1 に、今回のトルク変動量積算値ＤＴ
ＲＱ１０_i から前回のトルク変動値ＴＨ_i-1 を差し引い
た値の１／１６倍の値を反映させたなまし値である。

【００６０】トルク変動値ＴＨの算出が終ると、目標ト
ルク変動量ＫＴＨがメモリ２３内に格納されている機関
回転数と吸入空気量との２次元マップから算出される
（ステップ４０９）。続いて、前記トルク変動値ＴＨが
(i) ＫＴＨ−β＜ＴＨ＜ＫＴＨ，(ii)ＴＨ≧ＫＴＨ，(i
ii) ＴＨ≦ＫＴＨ−β，のいずれであるかのトルク変動
判定が行なわれる（ステップ４１０）。ここで、βは不
感帯の幅を示す。

【００６１】(i) の場合はトルク変動値ＴＨが不感帯内
に入っている場合であり、この場合は補正値をそのまま
の値としてサイクル数リセット後図７（Ａ）のルーチン
を終了する（ステップ４１２，４１４）。一方、上記の
(ii)及び(iii) の場合はステップ４１１へ進んでリーン
リミット学習係数ＦＣＰＳの更新を行なう。

【００６２】このＦＣＰＳはトルク変動量の学習係数に
該当し、全気筒同じ値の係数である。ステップ４１１に
おいて、(ii)の場合にはトルク変動値ＴＨが目標トルク
変動量ＫＴＨよりもトルク変動量が大なる側にずれてい
るときであり、この場合には空燃比が過渡にリーン側に
ずれているためトルク変動量補正係数であるリーンリミ
ット学習係数ＦＣＰＳを次式で示す如く大なる値に更新
してリッチ補正を行なう。

【００６３】 ＦＣＰＳ_i ＝ＦＣＰＳ_i-1 ＋0.01 (11) また、ステップ４１１において、(iii) の場合にはトル
ク変動値ＴＨが不感帯よりもトルク変動量が小なる側に
ずれているときであり、この場合には空燃比がリッチ側
に制御されているので、リーンリミット学習係数ＦＣＰ
Ｓを次式で示す如く小なる値に更新してリーン補正す
る。

【００６４】 ＦＣＰＳ_i ＝ＦＣＰＳ_i-1 −0.01 (12) なお、(11)及び(12)式中ＦＣＰＳ_i-1 は前回の補正値、
ＦＣＰＳ_i は今回の値を示す。

【００６５】このステップ４１１で更新されたリーンリ
ミット学習係数ＦＣＰＳは、機関回転数ＮＥと吸入空気
量のなまし値ＱＮＳＭからなるメモリ２３内の２次元マ
ップを規則的に区切った学習領域のうち、対応する学習
領域に更新格納される。

【００６６】ステップ４１１の処理が終った場合にはサ
イクル数ＣＹＣＬＥ１０の値をゼロにリセットした後
（ステップ４１２）、このルーチンを終了する（ステッ
プ４１４）。なお、ステップ４０３で運転領域が変化し
たと判定されたとき、又はステップ４０４でトルク変動
判定条件を満たしていないと判定されたときには、ステ
ップ４１３へ進みトルク低下量、すなわち前記したステ
ップ４０５で算出された前回のサイクル間トルク変動量
の積算値ＤＴＲＱ１０をリセットした後、ステップ４１
２へ進んでサイクル数ＣＹＣＬＥ１０をリセットし、ル
ーチンを終了する（ステップ４１４）。

【００６７】この図７（Ａ）に示すルーチンにより、サ
イクル数ＣＹＣＬＥ１０は図９（Ｃ）に示す如く変化
し、ステップ４０６で比較される所定値（同図（Ｃ）に
III で示す値で例えば「１０」）に達すると、前記ステ
ップ４１２でリセットされる。また、図９（Ｄ）はサイ
クル間トルク変動量ＤＴＲＱの積算の様子を示し、この
ＤＴＲＱが１０回積算された値が図９（Ｅ）に示す前記
積算値ＤＴＲＱ１０である。

【００６８】次に、本実施例によるトルク変動及びＡ／
Ｆの改善について説明する。前記したように、図１０に
示す時刻ｔ₁ でＡ／Ｆオープンループ制御からストイキ
Ｆ／Ｂ制御に移行する。

【００６９】このストイキＦ／Ｂ制御期間中は、図６の
学習ルーチンにより空燃比学習係数ＫＧが学習される点
は従来と同様であるが、従来と異なり、本実施例では図
６のステップ３０７及び３０８によりリーンリミット学
習係数ＦＣＰＳの更新も行われ、その結果、ＦＣＰＳは
図１０（Ｄ）に破線ｄ₁ で示す如くＫＧ×ＦＣＰＳが一
定値となるように変化する。

【００７０】そして、空燃比学習係数ＫＧが学習により
要求値“０．９０”に向かって変化していくが、要求値
に達する以前の値が“０．９５”のときの時刻ｔ₂ でス
トイキＦ／Ｂ制御からリーンリミット制御に切換わった
ものとする。

【００７１】この時刻ｔ₂ からのリーンリミット制御に
おいては、図３に示したステップ１０３において(3) 式
に示した演算式に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵを算出す
る。このとき、前記したように、時刻ｔ₂ では従来と異
なり空燃比学習係数ＫＧとリーンリミット学習係数ＦＣ
ＰＳとの総補正量ＫＧ×ＦＣＰＳが変化しないようにＦ
ＣＰＳが算出されており、そのときの値を初期値として
リーンリミット学習係数ＦＣＰＳは図７（Ａ）のルーチ
ンによりＫＧが要求値に達していない分だけ学習され、
図１０（Ｄ）に破線ｄ₂で示す如く、従来の“０．９
０”より小なる値、例えば“０．９０”にまで低下す
る。

【００７２】また、上記のリーンリミット制御において
は、前回のストイキＦ／Ｂ制御時にＦＣＰＳが更新され
ており、時刻ｔ₂ では“１．０”より大なる値となって
いるため、時刻ｔ₂ 以降、ＦＣＰＳが“０．９０”に達
するまではＴＡＵが要求値より長く、よって空燃比（Ａ
／Ｆ）は図１０（Ｅ）にｅ₁ で示す如く従来よりストイ
キ側に制御される。このため、従来に比べて燃焼が安定
で、トルク変動は図１０（Ｃ）に破線ｃ₁ で示す如く従
来より小なる値を示す。

【００７３】続いて、時刻ｔ₃ からｔ₄ まで再びストイ
キＦ／Ｂ制御が行なわれたものとすると、空燃比学習係
数ＫＧが図１０（Ｂ）に示す如く学習され、要求値
“０．９０”にまで学習が行われる。すると、このスト
イキＦ／Ｂ制御期間中に、リーンリミット学習係数ＦＣ
ＰＳも図６のステップ３０７の演算により、図１０
（Ｄ）に破線ｄ₃ で示す如く要求値“０．９５”にまで
更新される。

【００７４】従って、要求値に達した後の時刻ｔ₄ から
再びリーンリミット制御に切り換わったものとすると、
そのときの燃料噴射時間ＴＡＵは、(3) 式にＫＧ＝０．
９０、ＦＣＰＳ＝０．９５を代入した次式で表わされ
る。

【００７５】 ＴＡＵ＝ＴＰ×１．０×０．９６×ＬＥＡＮ×０．９５×α (13) すなわち、(13)式からわかるように、ＫＧ×ＦＣＰＳの
総補正量が「０．９０×０．９５」となり、従来の
「０．９０×０．９０」より大なる本来の要求値「０．
９０×０．９５」に等しい値となる。

【００７６】従って、図１０（Ｅ）に破線ｅ₂ で示す如
く空燃比は従来よりストイキ側に制御され、オーバーリ
ーンとなることはなく、これによりトルク変動は同図
（Ｃ）に破線ｃ₂ で示す如く許容上限値を越えることは
なく、従来よりもドライバビリティを向上でき、また排
気ガス中のＨＣの排出量を低減することができる。

【００７７】なお、ストイキＦ／Ｂ制御において空燃比
学習係数ＫＧが学習未完了で要求値より小なる値のまま
リーンリミット制御に移行し、その後ストイキＦ／Ｂ制
御で空燃比学習係数ＫＧの学習完了後に再度リーンリミ
ット制御に移行した際には、本実施例では空燃比がリッ
チ側にずれることを防止でき、これにより従来に比しノ
ッキングやＮＯｘ排出量を低減することができる。

【００７８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ストイキ
Ｆ／Ｂ制御領域において空燃比学習係数が学習未完了で
リーンリミット制御に移行した場合でも、リーンリミッ
ト学習係数が空燃比学習係数の学習未完了の影響なくス
トイキＦ／Ｂ制御時に正しい値に更新されるようにした
ため、その後のストイキＦ／Ｂ制御を経てリーンリミッ
ト制御に移行した際のオーバーリーン又はリッチを防止
することができ、よって、従来に比し失火によるドライ
バビリティ不良や排気ガス中のＨＣ排出量の増加を防止
でき（リーン側にずれた場合）、またノッキングや排気
ガス中のＮＯｘ排出量の増加を防止できる（リッチ側に
ずれた場合）等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される内燃機関の要部
の構成図である。

【図２】図２の一番気筒及びその付近の構造を示す断面
図である。

【図３】本発明の一実施例の要部の燃料噴射時間計算ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図４】空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの演算ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図５】図４のルーチンの要部のタイムチャートであ
る。

【図６】空燃比学習ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図７】リーンリミット学習係数の更新の演算ルーチン
を示すフローチャートである。

【図８】図７の軸トルクの計算のための燃焼圧信号の変
化とクランク角度検出信号などとの関係を示す図であ
る。

【図９】図７の動作説明用タイムチャートである。

【図１０】空燃比学習係数、リーンリミット学習係数、
空燃比その他の変化を、従来装置と本実施例で対比して
示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１５₁ 〜１５₄ 燃料噴射弁 １７ 燃焼圧センサ ２１ マイクロコンピュータ ３９ 水温センサ ４０ 酸素濃度検出センサ（Ｏ₂ センサ） ４１ リーンセンサ １０２ ストイキＦ／Ｂ制御時の燃料噴射時間算出ステ
ップ １０３ リーンリミット制御時の燃料噴射時間算出ステ
ップ ３０７ ストイキＦ／Ｂ制御時のＦＣＰＳＮ算出ステッ
プ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた酸素濃
   度検出センサの出力信号に基づき、前記内燃機関の燃焼
   室に供給される混合気の空燃比が理論空燃比となるよう
   に、燃料噴射弁の燃料噴射時間を補正するための空燃比
   学習係数を更新する空燃比学習係数更新手段と、 前記内燃機関の発生トルクのサイクル間変動に基づき、
   該内燃機関のトルク変動値が目標トルク変動量に一致す
   るように、前記空燃比を極力リーン側とする燃料噴射時
   間を補正するためのリーンリミット学習係数を更新する
   リーンリミット学習係数更新手段とを備えた内燃機関の
   燃料噴射量制御装置において、 前記空燃比学習係数更新手段により空燃比学習係数が学
   習更新されるフィードバック制御期間中は、前記空燃比
   学習係数と前記リーンリミット学習係数とによる燃料噴
   射量の総補正量が変化しないように、前記リーンリミッ
   ト学習係数も前記空燃比学習係数に応じて更新すること
   を特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。