JPH0647960B2 - 内燃機関の空燃比の学習制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、空燃比フィードバック制御機能をもつ電子制
御燃料噴射装置を有する自動車用内燃機関の空燃比の学
習制御装置に関し、特に高度などによる空気密度変化に
良好に対応することのできる空燃比の学習制御装置に関
する。

〈従来の技術〉 従来、空燃比フィードバック制御機能をもつ電子制御燃
料噴射装置を有する内燃機関においては、特開昭６０−
９０９４４号公報，特開昭６１−１９０１４２号公報な
どに示されているような空燃比の学習制御装置が採用さ
れている。

これは、機関に吸入される空気量に関与する機関運転状
態のパラメータ（例えば機関吸入気流量と機関回転数）
から算出される基本燃料噴射量を機関排気系に設けたＯ
_２センサからの信号に基づいて比例・積分制御などによ
り設定されるフィードバック補正係数により補正して燃
料噴射量を演算し、空燃比を目標空燃比にフィードバッ
ク制御するものにおいて、空燃比フィードバック制御中
のフィードバック補正係数の基準値からの偏差を予め定
めた機関運転状態のエリア毎に学習して学習補正係数を
定め、燃料噴射量の演算にあたって、基本燃料噴射量を
エリア別学習補正係数により補正して、フィードバック
補正係数による補正なしで演算される燃料噴射量により
得られるベース空燃比を目標空燃比に一致させるように
し、空燃比フィードバック制御中はこれをさらにフィー
ドバック補正係数により補正して燃料噴射量を演算する
ものである。

これによれば、空燃比フィードバック制御中は過度運転
時におけるフィードバック制御の追従遅れをなくすこと
ができ、空燃比フィードバック制御停止時においては所
望の空燃比を正確に得ることができる。

また、スロットル弁開度αと機関回転数Ｎとから基本燃
料噴射量Ｔｐを定めるシステム（例えばαとＮとからマ
ップを参照して吸入空気流量Ｑを求め、Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／
Ｎ（Ｋは定数）なる式よりＴｐを演算するシステム）、
あるいは、エアフローメータを有して吸入空気流量Ｑを
検出し、これと機関回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐ
＝Ｋ・Ｑ／Ｎを演算するシステムで、エアフローメータ
としてフラップ式（体積流量検出式）のものを用いるな
どでは、基本燃料噴射量の算出に空気密度の変化が反映
されないが、上記の学習制御によれば、学習が良好に進
行するという前提に立つ限りにおいては、高度あるいは
吸気温による空気密度の変化にも対応できる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、急に高地（山）へ登る場合について考えてみる
と、山登り走行時は過度運転パターンのため、機関運転
状態のエリア別に学習する方式では、学習のためのエリ
アが定まらず、また学習できたとしてもそエリアが限ら
れ、大多数のエリアでは学習がほとんど進行しない。こ
れにより、山の頂上付近の平坦地などで普通走行に入れ
ると、空燃比フィードバック制御の制御遅れにより、ま
た空燃比フィードバック制御停止時はベース空燃比が目
標空燃比から大きくずれてオーバーリッチ状態となり、
運転性不良、エンストあるいは再始動性悪化等を生じて
しまうという問題があった。

これは、空気密度の変化を空燃比フィードバック制御中
のフィードバック補正係数の基準値からの偏差から学習
して補正する必要があるが、学習した偏差の中には燃料
噴射弁やスロットルボディ等の部品バラツキ等による機
関運転状態に依存するベース空燃比のズレ分も含まれる
ため、空気密度変化分との分離が可能であり、本来一律
に学習できるはずの空気密度変化分を機関運転状態のエ
リア毎に学習しなければならず、急に高地へ登る等した
場合には、各エリア毎の学習ができず、実質学習が進行
しないことによるものである。

ところで学習の前提は空燃比フィードバック制御が行わ
れていることであるが、空燃比フィードバック制御を行
うためには、空燃比を検出するＯ_２センサが正常に機能
していることが必要である。

Ｏ_２センサが故障して空燃比の検出が行われない場合に
は、従来これを検出してフィードバック補正係数をクラ
ンプして空燃比フィードバック制御を停止するようにし
ているが、この場合も登坂時における空気密度変化分の
学習を行えないため前記空燃比のオーバーリッチ化によ
る問題を発生することとなる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、空燃比検出
手段の異常時においても空気密度変化分を高速に学習可
能で、山登り走行時などにおいて良好に空燃比の学習制
御を行うことのできる内燃機関の空燃比の学習制御装置
を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するため、学習補正係数を
主に高度補正用で空気密度変化分を一律に学習するため
の一律学習補正係数と、部品バラツキ分などをエリア別
に学習するためのエリア別学習補正係数とに分け、空気
密度変化分のみを学習できる条件、すなわち、スロット
ル弁の開度変化に対しシステムのバラツキの無くなる領
域であるところの、各機関回転数でスロットル弁の開度
変化に対し吸入空気流量がほぼ変化しなくなる領域にお
いて、空気密度変化分を一律に学習して、一律学習補正
係数を書換え、他の領域において、部品バラツキ分など
をエリア別に学習して、エリア別額数補正係数を書換え
る構成としたものである。

また、空燃比検出手段の異常時には、山登り走行は主に
高回転，高負荷領域であるため、この領域での運転が継
続する場合は登坂とみなして、所定時間毎に、一律学習
補正係数を所定値ずつ修正する構成としたものである。

従って、本発明に係る空燃比の学習制御装置は、第１図
に示すように、下記のＡ〜Ｏの手段を含んで構成され
る。

(A)機関に吸入される空気量に関与するパラメータを少
なくとも含む機関運転状態を検出する機関運転状態検出
手段 (B)機関排気成分を検出しこれにより機関吸入混合気の
空燃比のを検出する空燃比検出手段 (C)前記機関運転状態検出手段により検出された前記パ
ラメータに基づいて基本燃料噴射量を設定する基本燃料
噴射量設定手段 (D)機関運転状態の全エリアについて前記基本燃料噴射
量を一律に補正するための一律学習補正係数を記憶した
書換え可能な一律学習補正係数記憶手段 (E)機関運転状態のエリア毎に前記基本燃料噴射量を補
正するためのエリア別学習補正係数を記憶した書換え可
能なエリア別学習補正係数記憶手段 (F)実際の機関運転状態に基づいて前記エリア別学習補
正係数記憶手段から対応する機関運転状態のエリアのエ
リア別学習補正係数を検索するエリア別学習補正係数検
索手段 (G)前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標
空燃比とを比較し実際の空燃比を目標空燃比に近づける
ように前記基本燃料噴射量を補正するためのフィードバ
ック補正係数を所定の量増減して設定するフィードバッ
ク補正係数設定手段 (H)前記基本燃料噴射量設定手段で設定した基本燃料噴
射量，前記一律学習補正係数設定手段に記憶されている
一律学習補正係数，前記エリア別学習補正係数検索手段
で検索したエリア別学習補正係数，及び前記フィードバ
ック補正係数設定手段で設定したフィードバック補正係
数に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段 (I)前記燃料噴射量演算手段で演算した燃料噴射量に相
当する駆動パルス信号に応じオンオフ的に燃料を機関に
噴射供給する燃料噴射手段 (J)各機関回転数でスロットル弁の開度変化に対し吸入
空気流量の変化が所定割合以下となる所定の領域を検出
する一律学習領域検出手段 (K)前記一律学習領域検出手段により前記所定の領域で
あることが検出されたとき、前記フィードバック補正係
数の基準値からの偏差を学習しこれを減少させる方向に
前記一律学習補正定数記憶手段の一律学習補正係数を修
正して書換える一律学習補正係数修正手段 (L)前記一律学習領域検出手段により前記所定の領域で
あることが検出されないとき、機関運転状態のエリア毎
に前記フィードバック補正係数の基準値からの偏差を学
習しこれを減少させる方向に前記エリア別学習補正係数
記憶手段のエリア別学習補正係数を修正して書換えるエ
リア別学習補正係数修正手段 (M)前記空燃比検出手段の異常を検出する異常検出手段 (N)前記異常検出手段による空燃比検出手段の異常検出
時は、前記フィードバック補正係数を一定に保持して空
燃比フィードバック制御を停止させるフィードバック制
御停止手段 (O)機関運転状態を判別し所定以上の高回転領域又は高
負荷領域に連続してある時間を計時する高回転・高負荷
領域計時手段 (P)前記異常検出手段により空燃比検出手段の異常が検
出されているときは前記高回転・高負荷領域計時手段に
より前記所定以上の高回転領域又は高負荷領域が所定時
間以上継続している状態を計時したときに、前記所定時
間経過毎に、前記一律学習補正係数記憶手段の一律学習
補正係数を所定値ずつ修正する第２の一律学習補正係数
修正手段 〈作用〉 基本燃料噴射量設定手段Ｃは、目標空燃比に対応する基
本燃料噴射量を機関に吸入される空気量に関与するパラ
メータに基づいて設定し、エリア別学習補正係数検索手
段Ｆは、エリア別学習補正係数記憶手段Ｅから、実際の
機関運転状態に対応するエリアのエリア別学習補正係数
を検索し、フィードバック補正係数設定手段Ｇは、実際
の空燃比と目標空燃比とを比較し実際の空燃比を目標空
燃比に近づけるようにフィードバック補正係数を例えば
比例・積分制御に基づいて所定の量増減して設定する。
そして、燃料噴射量演算手段Ｈは、基本燃料噴射量を一
律学習補正係数記憶手段Ｄに記憶されている一律学習補
正係数で補正し、またエリア別学習補正係数で補正し、
更にフィードバック補正係数で補正することにより、燃
料噴射量を演算する。そして、この燃料噴射量に相当す
る駆動パルス信号により、燃料噴射手段Ｉが作動する。

一方、一律学習領域検出手段Ｊは、各機関回転数でスロ
ットル弁の開度変化に対し吸入空気流量がほぼ変化しな
くなる所定の領域か否かを検出していて、前記所定の領
域である場合は、一律学習補正係数修正手段Ｋにより、
フィードバック補正係数の基準値からの偏差を学習し、
これを減少させる方向に一律学習補正係数を修正して一
律学習補正係数記憶手段Ｄのデータを書換える。こうし
て、空気密度変化分のみを学習できる条件、すなわち、
スロットル弁の開度変化に対しシステムのバラツキの無
くなる領域であるところの、各機関回転数でスロットル
弁の開度変化に対し吸入空気流量がほぼ変化しなくなる
領域において、空気密度変化分を優先して一律に学習す
る。尚、この領域でも部品バラツキが存在しないわけで
はないが、スロットル弁の高開度領域であり、低開度域
に較べ、部品バラツキのうち主なものである燃料噴射弁
のパルス巾−噴射流量特性やスロットル弁開度に対する
吸気量特性等のバラツキが極めて小さく、空気密度分に
吸収させて学習することが可能である。

前記所定の領域以外の場合は、エリア別学習補正係数修
正手段Ｌにより、機関運転状態のエリア毎にフィードバ
ック補正係数の基準値からの偏差を学習し、これを減少
させる方向に機関運転状態のエリアに対応するエリア別
学習補正係数を修正してエリア別学習補正係数記憶手段
Ｅのデータを書換える。こうして、部品バラツキ分など
をエリア別に学習する。

また、空燃比点検手段（Ｏ_２センサ）の異常時は、これ
を異常検出手段Ｍによって検出し、フィードバック制御
停止手段Ｎにより空燃比フィードバック制御を停止する
と共に、この状態で所定以上の高回転領域又は高負荷領
域（以下高回転・高負荷領域という）が検出された領域
が連続するときは高回転・高負荷領域計時手段Ｏによっ
てその連続時間を計時し、第２の一律学習補正領域修正
手段Ｐにより所定時間毎に一律学習補正係数が所定値ず
つ修正される。

したがって、空燃比検出手段Ｂの異常時でも登坂時等に
一律学習補正係数の推定学習が行われ、確実な空気密度
分の学習が可能となる。

〈実施例〉 以下の本発明の一実施例を説明する。

第２図において、機関１には、エアクリーナ２，スロッ
トルボディ３及び吸気マニホールド４を介し空気が吸入
される。

スロットルボディ３内には図示しないアクセルペダルと
連動するスロットル弁５が設けられていると共に、その
上流に燃料噴射手段としての燃料噴射弁６が設けられて
いる。この燃料噴射弁６はソレノイドに通電されて開弁
し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、
後述するコントロールユニット14からの駆動パルス信号
により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプから圧
送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調
整された燃料を噴射供給する。尚、この例はシングルポ
イントインジェクションシステムであるが、吸気マニホ
ールドのブランチ部又は機関の吸気ポートに各気筒毎に
燃料噴射弁を設けるマルチポイントインジェクションシ
ステムであってもよい。

機関１の燃料室には点火栓７が設けられている。この点
火栓７はコントロールユニット14からの点火信号に基づ
いて点火コイル８にて発生する高電圧がディストリビュ
ータ９を介して印加され、これにより火花点火して混合
気を着火燃焼させる。

機関１からは、排気マニホールド10，排気ダクト11，三
元触媒12及びマフラー13を介して排気が排出される。

コントロールユニット14は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，
Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスを含んで構成さ
れるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサからの
入力信号を受け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁
６及び点火コイル８の作動を制御する。

前記各種のセンサとしては、スロットル弁５にポテンシ
ョメータ式のスロットルセンサ15が設けられていて、ス
ロットル弁５の開度αに応じた電圧信号を出力する。ス
ロットルセンサ15内にはまたスロットル弁５の全閉位置
でＯＮとなるアイドルスイッチ16が設けられている。

また、ディストリビュータ９に内蔵されてクランク角セ
ンサ17が設けられていて、クランク角２゜毎のポジショ
ン信号と、クランク角 180゜毎（４気筒の場合）のリフ
ァレンス信号とを出力する。ここで、単位時間当りのポ
ジション信号のパルス数あるいはリファレンス信号の周
期を測定することにより機関回転数Ｎを算出可能であ
る。

また、機関冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ18，車速
VSP を検出する車速センサ19等が設けられている。

これらスロットルセンサ15，クランク角センサ17などが
機関運転状態検出手段である。

また、排気マニホールド10にＯ_２センサ20が設けられて
いる。このＯ_２センサ20は混合気を目標空燃比である理
論空燃比付近で燃焼させたときを境として起電力が急変
する公知のセンサである。従ってＯ_２センサ20は空燃比
（リッチ・リーン）検出手段である。

更に、コントロールユニット14にはその動作電源として
また電源電圧の検出のためバッテリ21がエンジンキース
イッチ22を介して接続されている。また、コントロール
ユニット14内のＲＡＭの動作電源としては、エンジンキ
ースイッチ22ＯＦＦ後も記憶内容を保持させるため、バ
ッテリ21をエンジンキースイッチ22を介することなく適
当な安定化電源を介して接続してある。

ここにおいて、コントロールユニット14に内蔵されたマ
イクロコンピュータのＣＰＵは、第３図〜第９図にフロ
ーチャートとして示すＲＯＭ上のプログラム（燃料噴射
量演算ルーチン，フィードバック制御ゾーン判定ルーチ
ン，比例・積分制御ルーチン，学習ルーチン，Ｋ_ALT学
習サブルーチン，Ｋ_MAP学習サブルーチン，Ｋ_ALT自動修
正ルーチン）に従って演算処理を行い、燃料噴射を制御
する。

尚、基本燃料噴射量設定手段，エリア別学習補正係数検
索手段，空燃比フィードバック制御領域検出手段，フィ
ードバック補正係数設定手段，燃料噴射量演算手段，一
律学習領域検出手段，一律学習補正係数修正手段，エリ
ア別学習補正係数修正手段，異常検出手段，フィードバ
ック制御停止手段，高回転・高負荷領域計時手段及び第
２の一律学習補正係数修正手段としての機能は、前記プ
ログラムにより達成される。また、一律学習補正係数記
憶手段，エリア別学習補正係数記憶手段としては、ＲＡ
Ｍを用いる。

次に第３図〜第９図のフローチャートを参照しつつコン
トロールユニット14内のマイクロコンピュータの演算処
理の様子を説明する。

第３図の燃料噴射量演算ルーチンにおいて、ステップ１
（図にはＳ１と記してある。以下同様）ではスロットル
センサ15からの信号に基づいて検出されるスロットル弁
開度αとクランク角センサ17からの信号に基づいて算出
される機関回転数Ｎとを読込む。

ステップ２ではスロットル弁開度αと機関回転数Ｎとに
応じた吸入空気流量Ｑを予め実験等により求めて記憶し
てあるＲＯＭ上のマップを参照し実際のα，Ｎに対応す
るＱを検索して読込む。

ステップ３では吸入空気流量Ｑと機関回転数Ｎとから単
位回転当りの吸入空気量に対応する基本燃料噴射量Ｔｐ
＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演算する。ここで、ステッ
プ１〜３の部分が基本燃料噴射量設定手段に相当する。

ステップ４ではスロットルセンサ15からの信号に基づい
て検出されるスロットル弁開度αの変化率あるいはアイ
ドルスイッチ16のＯＮからＯＦＦへの切換わりによる加
速補正係数，水温センサ18からの信号に基づいて検出さ
れる機関冷却水温Ｔｗに応じた水温補正係数，機関回転
数Ｎと基本燃料噴射量（負荷）Ｔｐとに応じた混合比補
正係数などを含む各種補正係数COFEを設定する。

ステップ５では一律学習補正係数記憶手段としてのＲＡ
Ｍの所定アドレスに記憶されている一律学習補正係数Ｋ
_ALTを読込む。尚、一律学習補正係数Ｋ_ALTは学習が開始
されていない時点では初期値０として記憶されており、
これが読込まれる。

ステップ６では機関運転状態を表わす機関回転数Ｎと基
本燃料噴射量（負荷）Ｔｐとに対応してエリア別学習補
正係数Ｋ_MAPを記憶してあるエリア別学習補正係数記憶
手段としてのＲＡＭ上のマップを参照し、実際のＮ，Ｔ
ｐに対応するＫ_MAPを検索して読込む。この部分がエリ
ア別学習補正係数検索手段に相当する。尚、エリア別学
習補正係数Ｋ_MAPのマップは、機関回転数Ｎを横軸、基
本燃料噴射量Ｔｐを縦軸として、８×８程度の格子によ
り機関運転状態のエリアを分け、各エリア毎にエリア別
学習補正係数Ｋ_MAPを記憶させてあり、学習が開始され
ていない時点では、全て初期値０を記憶させてある。

ステップ７では後述する第５図の比例・積分制御ルーチ
ンによって設定されているフィードバック補正係数LAMB
DAを読込む。尚、このフィードバック補正係数LAMBDAの
基準値は１である。

ステップ８ではバッテリ21の電圧値に基づいて電圧補正
分Ｔｓを設定する。これはバッテリ電圧の変動による燃
料噴射弁の噴射流量変化を補正するためのものである。

ステップ９では燃料噴射量Ｔｉを次式に従って演算す
る。この部分が燃料噴射量演算手段に相当する。

Ｔｉ＝Ｔｐ・COEF・(LAMBDA＋Ｋ_ALT＋Ｋ_MAP)＋Ｔｓ ステップ10では演算されたＴｉを出力用レジスタにセッ
トする。これにより、予め定められた機関回路同期（例
えば1/2回転毎）の燃料噴射タイミングになると、Ｔｉ
のパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴射弁６に与え
られて、燃料噴射が行われる。

第４図はフィードバック制御ゾーン判定ルーチンで、原
則として第10図にハッチングを付して示す低回転かつ低
負荷の空燃比フィードバック制御領域の場合に空燃比フ
ィードバック制御を行い、原則として高回転又は高負荷
の場合に空燃比フィードバック制御を停止するためのも
のである。

ステップ21では機関回転数Ｎから比較Ｔｐを検索し、ス
テップ22では実際の基本燃料噴射量Ｔｐ（実Ｔｐ）と比
較Ｔｐとを比較する。

実Ｔｐ≦比較Ｔｐの場合、すなわち低回転かつ低負荷の
場合は、ステップ23へ進んでディレータイマ（クロック
信号によりカウントアップされるもの）をリセットした
後、ステップ26へ進んでλcontフラグを１にセットす
る。これは低回転かつ低負荷の場合に空燃比フィードバ
ック制御を行わせるためである。

実Ｔｐ＞比較Ｔｐの場合、すなわち高回転又は高負荷の
場合は、原則として、ステップ27へ進んでλcontフラグ
を０にする。これは空燃比フィードバック制御を停止
し、別途リッチな出力空燃比を得て、排気温度の上昇を
抑制し、機関１の焼付きや触媒12の焼損などを防止する
ためである。

ここで、高回転又は高負荷の場合であっても、ステップ
24でディレータイマの値を所定値と比較することによ
り、高回転又は高負荷に移行した後、所定時間（例えば
10秒間）経過するまでは、ステップ26へ進んでλcontフ
ラグを１にセットし続け、空燃比フィードバック制御を
続けるようにする。これは、山登り走行は高負荷領域で
行われるため、一律学習補正係数Ｋ_ALTについての学習
の機会を増すためである。

但し、ステップ25での判定で機関回転数Ｎが所定値（例
えば 3800rpm）を越えた場合、あるいはこの越えた状態
が所定時間続いた場合は、安全のため空燃比フィードバ
ック制御を停止する。

第５図は比例・積分制御ルーチンで、所定時間（例えば
10ms）毎に実行され、これによりフィードバック補正係
数LAMBDAが設定される。従ってこのルーチンがフィード
バック補正係数設定手段に相当する。

ステップ 201ではλcontフラグの値を判定し、０の場合
はこのルーチンを終了する。この場合は、フィードバッ
ク補正係数LAMBDAは前回値（又は基準値１）にクランプ
され、空燃比フィードバック制御が停止される。

λcontフラグが１の場合は、ステップ 202へ進んでＯ_２
センサ20の出力電圧Ｖ₀₂を読込み、次のステップ 203で
理論空燃比相当のスライスレベル電圧Ｖ_refと比較する
ことにより空燃比のリッチ・リーンを判定する。

空燃比がリーン（Ｖ₀₂＜Ｖ_ref）のときは、ステップ 20
3からステップ 204へ進んでリーン又はリッチ状態継続
時間計時用のタイマをカウントアップしステップ 205で
前記タイマのカウント値Ｃが所定値Ｃ_０以上となったか
否かを判定する。所定値以上の値はリーン状態の継続時
間が長過ぎるためＯ_２センサ20が異常であると判定して
ステップ 206へ進み異常判定用の異常フラグを１にセッ
トし、フィードバック補正係数LAMBDAはクランプして空
燃比フィードバック制御を停止する。

ステップ 205でＣ＜Ｃ_０のときはステップ 207へ進んで
リッチからリーンへの反転時（反転直後）であるか否か
を判定し、反転時にはＯ_２センサ20が正常であると判定
し、ステップ 208へ進んでカウント値Ｃ及び異常フラグ
を０にリセットした後ステップ 209へ進んでフィードバ
ック補正係数LAMBDAを前回値に対し所定の比例定数Ｐ分
増大させる。反転時以外はステップ 210へ進んでフィー
ドバック補正係数LAMBDAを前回値に対し所定の積分定数
Ｉ分増大させ、こうしてフィードバック補正係数LAMBDA
を一定の傾きで増大させる。尚、Ｐ≫Ｉである。

空燃比がリッチ（Ｖ₀₂＞Ｖ_ref）のときは、リーンの場
合と同様、ステップ 211で前記カウンタをカウントアッ
プし、ステップ 212で所定値Ｃ_０との大小を判定してＣ
≧Ｃ_０のときはステップ213で異常フラグを１にセット
する。

Ｃ＜Ｃ_０の場合はステップ 212からステップ214へ進ん
でリーンからリッチへの反転時（反転直後）であるか否
かを判定し、反転時にはステップ 215でカウント値Ｃ，
異常フラグを０にリセットした後ステップ 216へ進んで
フィードバック補正係数LAMBDAを前回値に対し所定の比
例定数Ｐ分減少させる。反転時以外はステップ 217へ進
んでフィードバック補正係数LAMBDAを前回値に対し所定
の積分定数Ｉ分減少させ、こうしてフィードバック補正
係数LAMBDAを一定の傾きで減少させる。

ここでステップ 204， 205及びステップ 211， 212の部
分が異常検出手段に相当しステップ 206， 213を経て空
燃比フィードバック制御を停止する機能がフィードバッ
ク制御停止手段に相当する。

第６図は学習ルーチン、第７図はＫ_ALT学習サブルーチ
ン、第８図はＫ_MAP学習サブルーチンである。

第６図のステップ41ではλcontフラグの値を判定し、０
の場合は、ステップ42へ進んでカウント値Ｃ_ALT，Ｃ_MAP
をクリアした後、このルーチンを終了する。これは空燃
比フィードバック制御が停止されているときは学習を行
うことができないからである。

λcontフラグが１の場合、すなわち空燃比フィードバッ
ク制御中は、ステップ43以降へ進んで一律学習補正係数
Ｋ_ALTについての学習（以下Ｋ_ALT学習という）とエリア
別学習補正係数Ｋ_MAPについての学習（以下Ｋ_MAP学習と
いう）との切換えを行う。

すなわち、Ｋ_ALT学習は第11図にハッチングを付して示
すように各機関回転数Ｎでスロットル弁開度αの変化に
対し吸入空気流量Ｑがほとんど変化しなくなる所定の高
負荷領域（以下Ｑフラット領域という）で優先的に行
い、Ｋ_MAP学習はその他の領域で行うので、ステップ43
では機関回転数Ｎから比較α_１を検索し、ステップ44で
は実際のスロットル弁開度α（実α）と比較α_１とを比
較する。このステップ43，44の部分が一律学習領域検出
手段に相当する。

比較の結果、実α≧比較α_１（Ｑフラット領域）の場合
は、原則としてステップ48，49へ進ませ、カウント値Ｃ
_MAPをクリアした後、第７図のＫ_ALT学習サブルーチンを
実行させる。

但し、シングルポイントインジェクションシステムの場
合、スロットル弁開度が極めて大きい領域では吸気流速
が遅くなり、各気筒への分配性が悪化するので、分配悪
化領域を機関回転数に対するスロットル弁開度で割付け
ておき、それ以上のスロットル弁開度でＫ_ALT学習を禁
止する。このため、ステップ45で機関回転数Ｎから比較
α_２を検索し、ステップ46で実αと比較α_２とを比較し
て、実α＞比較α_２の場合は、ステップ50，51へ進ま
せ、カウント値Ｃ_ALTをクリアした後、第８図のＫ_MAP学
習サブルーチンへ移行させる。

また、シングルポイントインジェクションシステムの場
合、燃料噴射弁６から機関１の燃焼室までの距離が長
く、急加速中は壁流燃料の影響で、正確なＫ_ALT学習が
できないので、急加速した時は所定時間すなわち壁流が
定常となるまで待ってＫ_ALT学習を行う。このため、ス
テップ47で加速後所定時間経過したか否かを判定し、経
過していない場合は、ステップ50，51へ進ませ、カウン
ト値Ｃ_ALTをクリアした後、第８図のＫ_MAP学習サブルー
チンへ移行させる。

ステップ44での判定で、実α＜比較α_１の場合は、ステ
ップ50，51へ進ませ、カウント値Ｃ_ALTをクリアした
後、第８図のＫ_MAP学習サブルーチンへ移行させる。

次に第７図のＫ_ALT学習サブルーチンについて説明す
る。このＫ_ALT学習サブルーチンが一律学習補正係数修
正手段に相当する。

ステップ61でＯ_２センサ20の出力が反転すなわちフィー
ドバック補正係数LAMBDAの増減方向が反転したか否かを
判定し、このサブルーチンを繰返して反転する時に、ス
テップ62で反転回数を表わすカウント値Ｃ_ALTを１アッ
プし、例えばＣ_ALT＝３となった段階で、ステップ63か
らステップ64へ進んで現在のフィードバック補正係数LA
MBDAの基準値１からの偏差（LAMBDA−１）をΔLAMBDA_１
として一時記憶し、学習を開始する。

そして、Ｃ_ALT＝４以上となると、ステップ63からステ
ップ65へ進んでそのときのフィードバック補正係数LAMB
DAの基準値１からの偏差（LAMBDA−１）をΔLAMBDA_２と
して一時記憶する。このときに記憶されているΔLAMBDA
_１とΔLAMBDA_２とは第12図に示すように前回（例えば３
回目）の反転から今回（例えば４回目）の反転までのフ
ィードバック補正係数LAMBDAの基準値１からの偏差の上
下のピーク値である。

このようにしてフィードバック補正係数LAMBDAの基準値
１からの偏差の上下ピーク値ΔLAMBDA_１，ΔLAMBDA_２が
求まるとステップ66に進んで、それらの平均値▲
▼（次式参照）を求める。

▲▼＝（ΔLAMBDA_１＋ΔLAMBDA_２）／２ 次にステップ67に進んでＲＡＭの所定アドレスに記憶さ
れている現在の一律学習補正係数Ｋ_ALT（初期値０）を
読出す。

次にステップ68に進んで次式に従って現在の一律学習補
正係数Ｋ_ALTにフィードバック補正係数の基準値からの
偏差の平均値▲▼を所定割合加算するこ
とによって新たな一律学習補正係数Ｋ_ALTを演算し、Ｒ
ＡＭの所定アドレスの一律学習補正係数のデータを修正
して書換える。

Ｋ_ALT←Ｋ_ALT＋Ｍ_ALT・▲▼ （Ｍ_ALTは加算割合定数で、０＜Ｍ_ALT＜１） この後は、ステップ69で次の学習のためΔLAMBDA_２をΔ
LAMBDA_１に代入する。

そして、ステップ70でＫ_ALT学習カウンタを１アップす
る。尚、このＫ_ALT学習カウンタは、エンジンキースイ
ッチ22（又はスタートスイッチ）の投入時に実行される
イニシャライズルーチンによって０にされているもの
で、エンジンキースイッチ22の投入後からのＫ_ALT学習
の回数をカウントしている。

次に第８図のＫ_MAP学習サブルーチンについて説明す
る。このＫ_MAP学習サブルーチンがエリア別学習補正係
数修正手段に相当する。

ステップ81で機関運転状態を表わす機関回転数Ｎと基本
噴射量Ｔｐとが前回と同一エリアにあるか否かを判定
し、エリアが変わった場合は、ステップ82に進んでカウ
ント値Ｃ_MAPをクリアした後、このサブルーチンを終了
する。

前回と同一エリアの場合は、ステップ83でＯ_２センサ20
の出力が反転すなわちフィードバック補正係数LAMBDAの
増減方向が反転したか否かを判定し、このサブルーチン
を繰返して反転する毎に、ステップ84で反転回数を表わ
すカウント値Ｃ_MAPを１アップし、例えばＣ_MAP＝３とな
った段階で、ステップ85からステップ86へ進んで現在の
フィードバック補正係数LAMBDAの基準値１からの偏差
（LAMBDA−１）をΔLAMBDA_１として一時記憶し、学習を
開始する。

そして、Ｃ_MAP＝４以上となると、ステップ85からステ
ップ87へ進んで、そのときのフィードバック補正係数LA
MBDAの基準値１からの偏差（LAMBDA−１）をΔLAMBDA_２
として一時記憶する。

このようにしてフィードバック補正係数LAMBDAの基準値
１からの偏差の上下ピーク値ΔLAMBDA_１，ΔLAMBDA_２が
求まると、ステップ88に進んでそれらの平均値▲
▼を求める。

次にステップ89に進んでＲＡＭ上のマップに現在のエリ
アに対応して記憶してあるエリア別学習係数Ｋ_MAP（初
期値０）を検索して読出す。

次にステップ90に進んでＫ_ALT学習カウンタの値を所定
値と比較し、所定値未満のときはステップ91で加算割合
定数（重み付け定数）Ｍ_MAPを０を含む比較的小さな値
Ｍ_０にセットする。また、所定値以上のときはステップ
92で加算割合定数（重み付け定数）Ｍ_MAPを比較的大き
な値Ｍ_１（但し、Ｍ_１≪Ｍ_ALT）にセットする。

次にステップ93に進んで次式に従って現在のエリア別学
習補正係数Ｋ_MAPにフィードバック補正係数の基準値か
らの偏差の平均値▲▼を所定割合加算す
ることによって新たなエリア別学習補正係数Ｋ_MAPを演
算し、ＲＡＭ上のマップの同一エリアのエリア別学習補
正係数のデータを修正して書換える。

Ｋ_MAP←Ｋ_MAP＋Ｍ_MAP・▲▼ この後は、ステップ94で次の学習のためΔLAMBDA_２をΔ
LAMBDA_１に代入する。

前述の加算割合定数（重み付け定数）について、Ｍ_ALT
≫Ｍ_MAPとするのは、空気密度変化に係るＫ_ALT学習を先
に進行させた上で、エリア別のＫ_MAPを学習させるため
である。また、エンジンキースイッチ22（又はスタート
スイッチ）投入後のＫ_ALT学習の回数に応じてＭ_MAPの値
を変化させるのは、Ｋ_ALT学習を経験するまで、Ｋ_MAP学
習の進行を抑え、極端な場合はＭ_MAP＝０として、Ｋ_MAP
学習を禁止するためである。

第９図はＫ_ALT自動修正ルーチンで、これが高回転・高
負荷領域計時手段及び第２の一律学習補正係数修正手段
に相当する。

ステップ101 では第５図のルーチンで行ったＯ_２センサ
の異常判定結果を示す異常フラグの値を判定する。異常
フラグが０の場合、すなわちＯ_２センサ20が正常である
と判定されているときは、ステップ 103へ進んでタイマ
値ＴＩＭを０にしてこのルーチンを終了する。

異常フラグが１と判定されているとき、すなわちＯ_２セ
ンサ20が異常であると判定されているときはステップ 1
03へ進んで現在の運転状態が所定以上の高回転・高負荷
領域であるか否かを判定する。ここで、この領域は、第
10図で示した空燃比フィードバック制御領域の一部を含
む（Ｏ_２センサ20正常時に高地走行時に一律学習補正係
数Ｋ_ALTの学習が行われる可能性がある中回転・中負荷
領域を含む）ように設定されている。

ステップ 103で所定以上の高回転・高負荷領域と判定さ
れたときは、ステップ 104へ進んでタイマ値ＴＩＭをカ
ウントアップする。

従って、ステップ 102〜 104の部分が高回転・高負荷領
域計時手段に相当する。

タイマ値ＴＩＭをカウントアップした後は、ステップ 1
05へ進んでタイマ値ＴＩＭが所定値以上か否かを判定す
る。所定値未満の場合はこのルーチンを終了する。

タイマ値ＴＩＭが所定値以上になったときは、ステップ
105からステップ 106へ進んで次式に従って現在の一律
学習補正係数Ｋ_ALTから所定値βを減算することにより
新たな一律学習補正係数Ｋ_ALTを設定し、ＲＡＭの所定
アドレスの一律学習補正係数のデータを修正して書換え
る。

Ｋ_ALT←Ｋ_ALT−β この後は、ステップ 107に進んでタイマ値ＴＩＭを０に
して、このルーチンを終了する。

従って、ステップ 105,106の部分が第２の一律学習補正
係数修正手段に相当する。

このように高回転又は高負荷領域での運転が連続し、空
燃比フィードバック制御の停止状態が続く場合は、ベタ
踏み登坂と判定して、所定時間毎に一律学習補正係数Ｋ
_ALTを所定値ずつ減少させることで、Ｏ_２センサ20の異
常により空燃比の検出が行なえないときにオートマチッ
クトランスミッション車等でベタ踏み登坂を行う場合で
も確実に空気密度変化分を推定学習でき、運転性やエミ
ッションの悪化を防止できる。

また、前記高回転・高負荷領域が所定時間以上連続しな
いときは低地走行と判定して一律学習補正係数を修正し
ないため、修正により空燃比がリッチ化することを防止
できる。

尚、高回転・高負荷領域の判定は、上記の他アクセルペ
ダルの所定以上の開度領域の判定で行ってもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、空気密度変化分を
Ｑフラット領域で一律に優先して学習するため、空気密
度変化分を高速に学習可能となり、山登り走行時などに
おいても空気密度変化に対し良好な空燃比の学習制御が
可能になるという効果が得られる。また、空燃比検出手
段の異常により空燃比を検出できないときは空燃比フィ
ードバック制御を停止する一方、オートトランスミッシ
ョン車等でベタ踏み登坂をする場合でも、これを検知し
て、空気密度変化分を推定学習でき、これによって空気
密度変化に対しさらに良好に対応することができ、運転
性，エミッション等を大巾に改善することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図〜第９図は
演算処理内容を示すフローチャート、第10図は空燃比フ
ィードバック制御領域を示す図、第11図は一律学習補正
係数についての学習領域を示す図、第12図はフィードバ
ック補正係数の変化の様子を示す図である。 １……機関、５……スロットル弁、６……燃料噴射弁、
14……コントロールユニット、15……スロットルセン
サ、17……クランク角センサ、20……Ｏ_２センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関に吸入される空気量に関与するパラメ
   ータを少なくとも含む機関運転状態を検出する機関運転
   状態検出手段と、 機関排気成分を検出しこれにより機関吸入混合気の空燃
   比を検出する空燃比検出手段と、 前記機関運転状態検出手段により検出された前記パラメ
   ータに基づいて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射
   量設定手段と、 機関運転状態の全エリアについて前記基本燃料噴射量を
   一律に補正するための一律学習補正係数を記憶した書換
   え可能な一律学習補正係数記憶手段と、 機関運転状態のエリア毎に前記基本燃料噴射量を補正す
   るためのエリア別学習補正係数を記憶した書換え可能な
   エリア別学習補正係数記憶手段と、 実際の機関運転状態に基づいて前記エリア別学習補正係
   数記憶手段から対応する機関運転状態のエリアのエリア
   別学習補正係数を検索するエリア別学習補正係数検索手
   段と、 前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃
   比とを比較し実際の空燃比を目標空燃比に近づけるよう
   に前記基本燃料噴射量を補正するためのフィードバック
   補正係数を所定の量増減して設定するフィードバック補
   正係数設定手段と、 前記基本燃料噴射量設定手段で設定した基本燃料噴射
   量，前記一律学習補正係数設定手段に記憶されている一
   律学習補正係数，前記エリア別学習補正係数検索手段で
   検索したエリア別学習補正係数，及び前記フィードバッ
   ク補正係数設定手段で設定したフィードバック補正係数
   に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段
   と、 前記燃料噴射量演算手段で演算した燃料噴射量に相当す
   る駆動パルス信号に応じオンオフ的に燃料を機関に噴射
   供給する燃料噴射手段と、 各機関回転数でスロットル弁の開度変化に対し吸入空気
   流量の変化が所定割合以下となる所定の領域を検出する
   一律学習領域検出手段と、 前記一律学習領域検出手段により前記所定の領域である
   ことが検出されたとき、前記フィードバック補正係数の
   基準値からの偏差を学習しこれを減少させる方向に前記
   一律学習補正定数記憶手段の一律学習補正係数を修正し
   て書換える一律学習補正係数修正手段と、 前記一律学習領域検出手段により前記所定の領域である
   ことが検出されないとき、機関運転状態のエリア毎に前
   記フィードバック補正係数の基準値からの偏差を学習し
   これを減少させる方向に前記エリア別学習補正係数記憶
   手段のエリア別学習補正係数を修正して書換えるエリア
   別学習補正係数修正手段と、 前記空燃比検出手段の異常を検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段による空燃比検出手段の異常検出時
   は、前記フィードバック補正係数を一定に保持して空燃
   比フィードバック制御を停止させるフィードバック制御
   停止手段と、 機関運転状態を判別し所定以上の高回転領域又は高負荷
   領域に連続してある時間を計時する高回転・高負荷領域
   計時手段と、 前記異常検出手段により空燃比検出手段の異常が検出さ
   れているときは前記高回転・高負荷領域計時手段により
   前記所定以上の高回転領域又は高負荷領域が所定時間以
   上継続している状態を計時したときに、前記所定時間経
   過毎に、前記一律学習補正係数記憶手段の一律学習補正
   係数を所定値ずつ修正する第２の一律学習補正係数修正
   手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比の
   学習制御装置。