JPH0680297B2 - 内燃機関の空燃比学習制御方法 - Google Patents

内燃機関の空燃比学習制御方法

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JPH0680297B2
JPH0680297B2 JP59136681A JP13668184A JPH0680297B2 JP H0680297 B2 JPH0680297 B2 JP H0680297B2 JP 59136681 A JP59136681 A JP 59136681A JP 13668184 A JP13668184 A JP 13668184A JP H0680297 B2 JPH0680297 B2 JP H0680297B2
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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空燃比学習制御方法に係り、特に、
機関負荷と機関回転数とによつて定まる基本燃料噴射時
間、O2センサの出力信号に基づいて得られる空燃比フイ
ードバツク補正係数、空燃比フイードバツク補正係数の
平均値が所定範囲内の値になるようにアイドリング時に
増減される学習値に基づいて空燃比をフイードバツク制
御するアイドリング時の内燃機関の空燃比学習制御方法
に関する。
〔従来の技術〕
従来より、排ガス中の一酸化炭素、炭化水素および窒素
酸化物を同時に浄化するために三元触媒が用いられてお
り、この三元触媒の浄化率を良好にするためO2センサに
より排ガス中の残留酸素濃度を検出して空燃比を推定
し、空燃比を理論空燃比近傍に制御するフイードバツク
制御が行なわれている。このフイードバツク制御を行な
うにあたつては、機関負荷(吸気管圧力PMまたは機関1
回転当りの吸入空気量Q/NE)と機関回転数とによつて定
まる基本燃料噴射時間TPに、O2センサから出力されかつ
信号処理された空燃比信号に基づいて燃料噴射時間を比
例積分動作させるための第2図に示す空燃比フイードバ
ツク補正係数FAFを乗算して燃料噴射時間TAUを求め、こ
の燃料噴射時間TAUに相当する時間燃料噴射弁を開弁す
ることにより空燃比を理論空燃比近傍に制御している。
しかし、環境変化や経時変化等により、タペツトクライ
アンスの変化によるバルブタイミングの変化、圧力セン
サやエアフローメータの特性変化、燃料噴射弁の特性変
化が生じ、燃料噴射量をエンジンの要求燃料噴射量に制
御できなくなつて空燃比を理論空燃比近傍に制御できな
いことがある。このため、空燃比学習制御を行ない、空
燃比が常に理論空燃比近傍になるように制御することが
行なわれている。この学習制御は、次式に示すように所
定条件で学習される学習値TAUG、KGを用いて空燃比フイ
ードバツク補正係数の平均値FAFAVが所定値になるよう
に制御するものである。
TAU=(TP+TAUG)・KG・FAF・F(t)……(1) ただし、TAUGは吸気絞り弁(スロツトル弁)がアイドル
位置での学習値、KGは吸気絞り弁がアイドル位置にない
ときでの学習値、F(t)は暖機増量係数や始動時増量
係数等の補正係数である。また、学習値KGは機関負荷に
よつて定められており、例えば、吸気管圧力が200〜300
mmHgのときKG1、300〜400mmHgのときKG2、400〜500mmHg
のときKG3が採用される。
これらの学習値TAUG、KG(KG1、KG2、KG3)は、空燃比
フイードバツク制御中でかつ機関冷却水温が所定値(例
えば、80℃)を越えるとき補正係数FAFが所定回スキツ
プする毎に次の方法によつて学習される。まず、空燃比
フイードバツク補正係数FAFが所定回スキツプする毎に
補正係数FAFの最大最小値の相加平均値FAFAV、すなわ
ち、 を求め、平均値FAFAVの値が所定範囲(例えば、理論空
燃比の値に対して±2%の範囲)外の値にあつたとき学
習によつて学習値TAUG、KGを所定値増減する。すなわ
ち、平均値FAFAVが1.02を越えたときに学習値TAUG、KG
を所定値増加させ、平均値FAFAVが0.98未満になつたと
きに学習値TAUG、KGを所定値減少させる。
そして、上記のように学習された学習値TAUG、KGは、吸
気絞り弁の開閉状態および吸気管圧力(または機関1回
転当りの吸入空気量)の大きさに応じて上記(1)式に適
用され、燃料噴射時間TAUが求められる。この結果、平
均値FAFAVが1.02を越えるときには学習値が大きくされ
て空燃比がリツチ側に制御され、平均値FAFAVが0.98未
満のときには学習値が小さくされて空燃比がリーン側に
制御され、平均値FAFAVが1すなわち理論空燃比に近づ
くよう学習制御される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、かかる従来の空燃比制御方法において
は、O2センサが低温雰囲気中にさらさせると不活性化し
O2センサの内部抵抗が増加してO2センサから出力される
電圧が徐々に低下してしまうため、O2センサ出力より得
られる空燃比信号の反転時期が理論空燃比に対応する時
期から徐々にずれてしまう。このずれ量は、O2センサが
低温雰囲気中にさらされている時間が長くなるほど大き
くなる。従来の空燃比制御方法では、このような状態に
おいても学習が行なわれるため、学習値がずれることに
より空燃比が理論空燃比に制御できなくなり、アイドル
回転の安定性、アイドル時のエミツシヨンが悪化する、
という問題があつた。また、上記の状態が長時間継続す
ると、空燃比フイードバツク補正係数が理論空燃比に対
応する値からずれフイードバツク制御によつても空燃比
が理論空燃比に制御できなくなり、アイドル回転の安定
性、アイドル時のエミツシヨンが悪化する、という問題
があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点を解決するために成されたもので、
機関負荷と機関回転数とによつて定まる基本燃料噴射時
間と、排ガス中の残留酸素濃度を検出するO2センサの出
力信号に基づいて得られる空燃比フイードバツク補正係
数と、前記空燃比フイードバツク補正係数の平均値が所
定範囲内の値になるようにアイドリング時に増減される
学習値とに基づいて空燃比をフィードバック制御する内
燃機関の空燃比学習制御方法において、前記O2センサが
不活性になる排ガス温度状態が第1の所定期間継続した
とき前記学習値の増減を停止し、その後O2センサが不活
性になる排ガス温度状態がさらに継続して第2の所定期
間継続したとき、前記空燃比フィードバック補正係数を
所定値に固定することを特徴とする。
〔作用〕
本発明によれば、O2センサが不活性になる排ガス温度状
態のとき、例えば機関回転数が所定値以下の状態が所定
期間継続したとき、すなわち低温の排ガス中にO2センサ
が所定期間さらされたときには、学習値の増減が停止さ
れ、増減が停止されたときの一定の学習値と、基本燃料
噴射時間と、空燃比フイードバツク補正係数とに基づい
て空燃比がフイードバツク制御される。また、その後O2
センサが不活性になる状態が継続したときは、例えば機
関回転数が所定値以下の状態が更に所定期間継続したと
きには、低温の排ガス中にO2センサが長期間さらされた
と判断されて空燃比フィードバック補正係数が所定値に
固定され、これに応じた燃料量が噴射される。
〔発明の効果〕
従つて、本発明によれば、O2センサが低温排ガス中にさ
らされた初期の状態では学習を中止し、O2センサが低温
排ガス中に長期間さらされた状態ではフイードバツク制
御の空燃比の補正係数を所定値に固定し、O2センサの環
境に対する特性の影響でアイドリング時の機関回転数の
安定性の悪化、アイドリング時のエミツシヨンの悪化を
防止することができる、という効果が得られる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
第3図は本発明の一実施例が適用される空燃比制御装置
を備えた内燃機関(エンジン)の概略図である。
エアクリーナ(図示せず)の下流側には吸入空気の温度
を検出して吸気温信号を出力する吸気温センサ2が取付
けられている。吸気温センサの下流側にはスロツトル弁
4が配置され、このスロツトル弁4に連動しかつスロツ
トル弁全閉時にオンとなりかつスロツトル弁が開いたと
きにオフとなるアイドルスイツチ6が取付けられてい
る。スロツトル弁4の下流側には、サージタンク8が設
けられ、このサージタンク8にスロツトル弁下流側の吸
気管圧力を検出して吸気管圧力信号を出力する圧力セン
サ10が取付けられている。サージタンク8は、インテー
クマニホールド12を介してエンジンの燃焼室14に連通さ
れている。このインテークマニホールド12には、燃料噴
射弁16が各気筒毎に取付けられている。エンジンの燃焼
室14はエキゾーストマニホールドを介して三元触媒を充
填した触媒コンバータ(図示せず)に連通されている。
また、エンジンブロツクには、エンジンの冷却水温を検
出して水温信号を出力する水温センサ20が取付けられて
いる。エンジンの燃焼室14には、点火プラグ22の先端が
突出され、点火プラグ22にはデイストリビユータ24が接
続されている。デイストリビユータ24には、デイストリ
ビユータハウジングに固定されたピツクアツプとデイス
トリビユータシヤフトに固定されたシグナルロータとで
各々構成された気筒判別センサ26およびエンジン回転数
センサ28が設けられている。気筒判別センサ26は例えば
720゜CA毎に気筒判別信号をマイクロコンピユータ等で
構成された制御回路30へ出力し、エンジン回転数センサ
28は例えば30゜CA毎にクランク角信号を制御回路30へ出
力する。そして、デイストリビユータ24はイグナイタ32
に接続されている。なお、34は排ガス中の残留酸素を検
出して第2図に示す空燃比信号を出力するO2センサであ
る。
制御回路30は第4図に示すように、中央処理装置(CP
U)36、リードオンリメモリ(ROM)38、ランダムアクセ
スメモリ(RAM)40、バツクアツプラム(BU−RAM)42、
入出力ポート(I/O)44、アナログデイジタル変換器(A
DC)46およびこれらを接続するデータバスやコントロー
ルバス等のバスを含んで構成されている。I/O44には、
気筒判別信号、クランク角信号、空燃比信号、アイドル
スイツチ6から出力されるスロツトル信号が入力される
と共に、駆動回路を介して燃料噴射弁16の開閉時間を制
御する燃料噴射信号およびイグナイタ32のオンオフ時間
を制御する点火信号が出力される。また、ADC46には、
吸気管圧力信号、吸気温信号および水温信号が入力され
てデイジタル信号に変換される。上記のROM38には、以
下の処理ルーチンで説明する制御プログラム等が予め記
憶されている。
本実施例においては、以下の(3)式に従つて燃料噴射時
間TAUが演算される。
TAU=(TP+TAUG)・(1+KGn)・FWL・FAF・FTHA・
(1+FTC)+τv……(3) ただし、TPは吸気管圧力とエンジン回転数とで定まる基
本燃料噴射時間、TAUGはアイドリング時での学習値、KG
n(n=1,2,…5)は例えば第1表に示すように複数に
分割された吸気管圧力の領域に応じて定められたオフア
イドルでの学習値、FWLは暖機補正係数、FAFは第2図に
示す空燃比フイードバツク補正係数、FTHAは吸気温補正
係数、FTCは過渡時補正係数、τvは電圧補償のための
無効噴射時間である。
第1表 吸気管圧力PM − KGn 100mmHg≦PM<200mmHg KG1 200mmHg≦PM<300mmHg KG2 300mmHg≦PM<400mmHg KG3 400mmHg≦PM<500mmHg KG4 500mmHg≦PM<600mmHg KG5 なお、上記の過渡時補正係数FTCは、加速時には正の所
定値とされ、減速時には負の所定値とされ、そして定常
状態では0とされる。
上記の学習値TAUG、KGnは以下で説明する第5図の学習
ルーチンによつて学習され、学習値TAUGは全運転領域に
おいて上記(3)式に適用され、KGnは学習された領域にお
いて上記(3)式に適用される。ただし、KG1はPM<100mmH
gの領域においても上記(3)式に適用され、KG5はPM≧600
mmHgの領域においても(3)式に適用される。
次に第1図を参照して本実施例のメインルーチンについ
て説明する。まず、ステツプ80においてスロツトル信号
に基づいてアイドルスイツチがオンか否かを判断し、ア
イドルスイツチがオフと判断されたときにはステツプ90
で空燃比フイードバツク補正係数FAFのスキツプ回数の
カウント値SKIPを0としてステツプ91で学習処理を実行
する。
一方、アイドルスイツチオンと判断されたときには、ス
テツプ81においてエンジン回転数NEが、O2センサが不活
性になる排ガス温に相当する所定回転数(例えば、1000
rpm)以下か否かを判断し、エンジン回転数NEが所定回
転数を越えていればステツプ90およびステツプ91を実行
し、エンジン回転数NEが所定回転数以下であればステツ
プ82で空燃比フイードバツク補正係数FAFがスキツプし
たか否かを判断する。そして、この補正係数FAFがスキ
ツプしたと判断されたときは、ステツプ83でカウント値
SKIPを1インクリメントする。次のステツプ84では、カ
ウント値SKIPが所定値A(O2センサの環境特性が学習値
に影響する程度の値)を越えているか否かを判断し、カ
ウント値SKIPが所定値A以下であればステツプ91で学習
処理を実行し、カウント値SKIPが所定値Aを越えていれ
ば学習処理を実行することなくステツプ85へ進む。
ステツプ85では、カウント値SKIPが所定値Aより大きい
所定値B(O2センサの環境特性がフイードバツク制御に
影響する程度の値)以下か否かを判断し、カウント値SK
IPが所定値B以下であればステツプ86でO2センサ出力よ
り得られる空燃比信号に基づいて空燃比フイードバツク
補正係数FAFを計算し、一方カウント値SKIPが所定値B
を越えていればステツプ59において空燃比フイードバツ
ク補正係数FAFを一定値(例えば、0.98〜1.02の範囲内
の一定値)にしてフイードバツク制御の空燃比の補正係
数を所定値に固定してステツプ87へ進む。そして、ステ
ツプ87においてエンジン回転数NEと吸気管圧力PMとに基
づいて基本燃料噴射時間TP(TP=k・PM/NE,ただし、k
は定数)を演算し、ステツプ88で上記(3)式に基づいて
燃料噴射時間TAUを演算し、図示しないステツプにおい
て燃料噴射時間TAUに相当する燃料が噴射されるように
燃料噴射弁を制御する。
以上の結果、アイドルスイツチオフのとき、アイドルス
イツチオンでエンジン回転数が所定回転数を越えると
き、アイドルスイツチオンでエンジン回転数が所定回転
数以下かつ空燃比フイードバツク補正係数がA回スキツ
プするまでは学習値が学習されると共に空燃比フイード
バツク制御が行なわれる。また、アイドルスイツチオ
ン、エンジン回転数が所定回転数以下かつ空燃比フイー
ドバツク補正係数がA回スキツプした後は学習が禁止さ
れて空燃比フイードバツク制御のみが行なわれ、その後
空燃比フイードバツク補正係数がB−A回スキツプした
後は学習の禁止に加え、空燃比フイードバツク制御の空
燃比の補正係数が所定値に固定される。また、上記のよ
うに制御したときの学習禁止領域と空燃比フイードバツ
ク禁止領域とを第7図に示す。
次に第1図のステツプ91の詳細を第5図および第6図に
示す。まず、ステツプ100においてアイドルスイツチが
オフか否かを判断する。アイドルスイツチがオフのとき
は、ステツプ101において吸気管圧力PMが100mmHgから60
0mmHgの範囲に入つているか、すなわち吸気管圧力PMが
学習領域内に入つているかを判断する。この吸気管圧力
の範囲は定状走行状態での吸気管圧力を示している。吸
気管圧力PMが学習領域内に入つているときはステツプ10
3以下の学習条件を判断して学習値の学習を行ない、吸
気管圧力PMが学習領域内に入つていないときは学習する
ことなくそのまま次のルーチンへ進む。一方、アイドル
スイツチがオンのときはステツプ102においてエンジン
回転数NEが所定値(例えば、1000rpm)未満でかつ吸気
管圧力PMが所定値(例えば、100mmHg)を越えているか
否かを判断する。ステツプ102の判断が肯定の場合、す
なわち通常のアイドリングの場合はステツプ103以下の
学習条件を判断して学習値の学習を行ない、ステツプ10
2の判断が否定の場合、すなわちクランキング時やアイ
ドルアツプ時等の場合は学習することなく次のルーチン
へ進む。
ステツプ103ではO2センサの出力信号に基づいて燃比が
理論空燃比になるようにフイードバツク制御をしている
か否かを判断する。フイードバツク制御中でない場合、
例えばリーン制御を行なつている場合は、異常学習が行
なわれることがあるため学習することなく次のルーチン
へ進み、フイードバツク制御中のときはステツプ104で
エンジン冷却水温THWが所定値(例えば、80℃)を越え
ているか否かを判断する。冷却水温THWが所定値以下の
ときにはエンジン暖機中であるため学習を行なわず、冷
却水温THWが所定値を越えるときはステツプ105で吸気温
センサによつて検出される吸気温THAが所定範囲内(例
えば40℃<THA<90℃)の温度であるか否かを判断す
る。吸気温THAが所定範囲外の温度のときすなわち極低
温時および高温時には学習を行なわず、吸気温THAが所
定範囲内の温度のときステツプ106で空燃比フイードバ
ツク補正係数FAFがスキツプしたか否かを判断し、スキ
ツプしたときのみステツプ107学習値の学習を行なう。
上記ステツプ107の学習値計算の一例を第6図に基づい
て説明する。なお、第6図では主としてアイドルスイツ
チオン時に行なわれる学習値TAUGの学習について示し
た。まず、ステツプ110において空燃比フイードバツク
補正係数FAFが所定値(Aより小さい値)スキツプした
か否かを判断し、所定回スキツプした場合はステツプ11
1で上記(2)式に基づいて空燃比フイードバツク補正係数
の平均値FAFAVを計算する。次のステツプ112ではアイド
ルスイツチがオンか否かを判断し、アイドルスイツチが
オフならばステツプ115において学習値KGnの学習を実行
する。一方、アイドルスイツチがオンならばステツプ11
3およびステツプ114において空燃比フイードバツク補正
係数FAFの平均値FAFAVが所定範囲(例えば、1.02≦FAFA
V≧0.98)内の値か否かを判定し、平均値FAFAVが上限値
を越えていればステツプ116で学習値TAVGを所定値K
(例えば、8μsec)増加し、平均値FAFAVが下限値未満
であればステツプ117で学習値TAUGを所定値に減少させ
る。
以上により、空燃比フイードバツク補正係数が所定範囲
内の値になるように学習値TAUGの値が増減される。
第8図に本実施例による学習値TAUG、補正係数の平均値
FAFAV、空燃比の各変化とB回スキツプするまで学習を
継続してB回スキツプ後フイードバツク制御を中止した
場合の比較例の学習値TAUG、補正係数の平均値FAFAV、
空燃比の各変化とを比較して示す。なお、実線は比較例
の変化を示し、破線は本実施例の変化を示す。
なお、上記ではスキツプ回数によつて学習およびフイー
ドバツク制御を禁止する例について説明したが、学習お
よびフイードバツク制御の空燃比の補正係数を所定値に
固定する領域を時間によつて決定してもよい。また、上
記ではエンジン回転数と吸気管圧力とにより基本燃料噴
射時間を定める例について説明したが、エンジン回転数
とエンジン1回転当りの吸入空気量とによつて基本燃料
噴射時間を定めるエンジンについても本発明を適用する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のメインルーチンを示す流れ
図、第2図は空燃比フイードバツク補正係数等の変化を
示す線図、第3図は本発明が適用されるエンジンを示す
概略図、第4図は第3図の制御回路の詳細を示すブロツ
ク図、第5図は上記実施例の学習ルーチを示す流れ図、
第6図は第5図の学習値計算の詳細を示す流れ図、第7
図は本実施例の学習禁止領域およびフイードバツク制御
禁止領域を説明する線図、第8図は本実施例と比較例と
の学習値の変化等を示す線図である。 10……圧力センサ、16……燃料噴射弁、 30……制御回路、34……O2センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大庭 秀洋 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−3136(JP,A) 特公 昭56−7051(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関負荷と機関回転数とによって定まる基
    本燃料噴射時間と、排ガス中の残留酸素濃度を検出する
    O2センサの出力信号に基づいて得られる空燃比フィード
    バック補正係数と、前記空燃比フィードバック補正係数
    の平均値が所定範囲内の値になるようにアイドリング時
    に値が増減される学習値とに基づいて空燃比をフィード
    バック制御する内燃機関の空燃比学習制御方法におい
    て、 前記O2センサが不活性になる排ガス温度状態が第1の所
    定期間継続したとき前記学習値の増減を停止し、その後
    O2センサが不活性になる排ガス温度状態がさらに継続し
    て第2の所定期間継続したとき、前記空燃比フィードバ
    ック補正係数を所定値に固定することを特徴とする内燃
    機関の空燃比学習制御方法。
JP59136681A 1984-07-02 1984-07-02 内燃機関の空燃比学習制御方法 Expired - Lifetime JPH0680297B2 (ja)

Priority Applications (1)

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