JPH0692758B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

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JPH0692758B2
JPH0692758B2 JP2465385A JP2465385A JPH0692758B2 JP H0692758 B2 JPH0692758 B2 JP H0692758B2 JP 2465385 A JP2465385 A JP 2465385A JP 2465385 A JP2465385 A JP 2465385A JP H0692758 B2 JPH0692758 B2 JP H0692758B2
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学 有馬
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの空燃比制御装置に関するもので
ある。
〔従来技術〕
近年、車両用エンジンにおいては、燃費改善や排気ガス
対策の観点等から、排気系に空燃比センサを設けて排気
ガス中の酸素濃度等の特定成分の濃度を検出し、該セン
サ出力に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御
することが行なわれている。その1例として、従来、設
定空燃比,例えば理論空燃比で出力が反転するタイプの
空燃比センサを用い、エンジンの特定運転域においては
センサ出力に基づいて混合気を設定空燃比にフィードバ
ック制御する一方、エンジンの特定運転域以外において
は吸入空気量に応じて予め設定された燃料を供給して混
合気を所定空燃比,例えばリーンあるいはリッチ空燃比
に制御するようにしたものがある。
しかるに最近、燃料供給装置として広く使用されている
燃料噴射弁では、その機構上、燃料噴射パルスに対する
燃料噴射量の特性が要求特性である線形特性とはならな
いことから、エンジンの特定運転域以外において単に吸
入空気量に応じた燃料噴射パルスを燃料噴射弁に加えて
燃料噴射を行なわせるようにすると、実際にエンジンに
供給される混合気の空燃比が上記所定空燃比からずれて
しまうという問題がある。
またエンジンの空燃比制御方法として、従来より、例え
ば特開昭55-96339号公報に示されるように、空燃比セン
サ出力に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御
し、その時の補正値を学習記憶しておき、再度この運転
状態になった時にはまず学習記憶しておいた補正値でも
って燃料供給量を制御した後、混合気の空燃比をフィー
ドバック制御し、もって過渡運転時における空燃比変動
を低減するという方法が知られている。
そして上述のエンジンの空燃比制御装置においても、空
燃比制御精度向上の観点から、上記空燃比制御方法の考
え方を採用し、エンジンの特定運転域以外における燃料
噴射パルスを特定運転域におけるフィードバック制御の
補正値を反映して補正してやることが考えられる。この
方法では、フィードバック制御の補正値から燃料噴射パ
ルス・燃料噴射量の要求特性と実際の特性とのずれ状態
を判別できることから、良好な空燃比制御精度が得られ
ると期待される。
しかるにこの方法では、上述のように要求特性と実際の
特性とのずれ状態を判別できるといっても、得られる補
正値は見込み値であり、その結果補正値が空燃比がリー
ン方向に制御されるような値である場合には空燃比が実
際にはリーン方向に大きくずれてしまい、例えばエンリ
ッチ領域においてはノッキングが発生し、リーン領域に
おいては失火が発生するおそれがある。
〔発明の目的〕
この発明は、かかる問題点に鑑み、ノッキングや失火を
発生させることなく空燃比制御精度を向上できるエンジ
ンの空燃比制御装置を提供せんとするものである。
〔発明の構成〕
そこでこの発明は、エンジンの特定運転域で空燃比のフ
ィードバック制御を行なうとともに、特定運転域以外で
は吸入空気量に応じて予め設定された燃料を供給するよ
うにしたエンジンの空燃比制御装置において、空燃比の
フィードバック制御における補正値を学習値として記憶
し、これを特定運転域以外における空燃比制御に反映
し、その際その反映率を空燃比制御方向がリッチ側とリ
ーン側とで変えるようにしたものである。
即ち、この発明は、第1図の機能ブロック図に示される
ように、空燃比検出手段20でエンジンに供給される混合
気の設定空燃比を検出し、運転状態検出手段21でエンジ
ンの運転状態を、空燃比検出手段20により検出できる空
燃比で運転すべき第1の運転状態と、第1の運転状態に
おける空燃比とは異なり、吸入空気量に応じて予め設定
された空燃比で運転すべき第2の運転状態とに設定し、
空燃比調整手段22で運転状態設定手段21の出力を受け第
1の運転状態時空燃比検出手段20の出力に基づいて予め
設定された空燃比とすべく燃料もしくは空気の少なくと
も一方を補正する一方、記憶手段23が空燃比調整手段22
の補正値を記憶し、学習制御手段24で第2の運転状態時
記憶手段23に記憶された補正値に基づいて空燃比を第2
の運転状態に対応した空燃比に制御するようにし、その
際補正値補正手段25が記憶手段23に記憶された補正値が
空燃比がリーン方向に制御されるような値である時には
この補正値を小さな値に補正するようにしたものであ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第2図ないし第6図は本発明の一実施例によるエンジン
の空燃比制御装置を示す。第2図において、1はエンジ
ンで、該エンジン1の吸気通路2の途中にはスロットル
弁3が配設され、スロットル弁3下流側の吸気通路2に
は燃料噴射弁4が設けられている。またエンジン1には
燃焼室5に対面して点火プラグ6が取付けられ、該点火
プラグ6は点火コイル等からなる点火制御系(図示せ
ず)に接続され、エンジンの回転に応じて点火を行なう
ようになっている。
また図中、7はスロットル弁3の開度を検出するスロッ
トル開度センサ、8はエンジンの回転角を検出するクラ
ンク角センサ、9は排気通路10に設けられ、排気ガス中
の酸素濃度から混合気の設定空熱比を検出するO2セン
サ、11はエンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、
12はエンジンの各種制御を行なうコントロールユニット
である。
また第3図は上記コントロールユニット12のより詳細な
構成を示す。図において、13はスロットル開度センサ7,
O2センサ9及び水温センサ11の出力をA/D変換するA/D変
換器、14は燃料噴射弁4を駆動する駆動回路、15は燃料
噴射量の演算を行なうCPU、16は入力情報及びCPU15の演
算結果等を格納するRAM、17は第5図及び第6図に示さ
れるCPU15の演算処理のプログラム等を格納するROMであ
る。
そして上記CPU15はエンジン回転数とスロットル開度と
に応じて基本燃料噴射量を求め、エンジンのフィードバ
ック制御領域においては基本燃料噴射量をO2センサ9の
出力に応じてフィードバック補正して実際燃料噴射量を
求め、これをパルス幅に変換するとともに学習値に応じ
た係数をもって乗算補正して実際燃料噴射パルスのパル
ス幅を演算し、該実際燃料噴射パルスを駆動回路14に加
えることによって燃料噴射弁4に上記実際パルス幅に対
応する量の燃料を噴射供給させて混合気の空燃比を設定
空燃比にフィードバック制御し、その際上述のフィード
バック補正値から学習値を複数の学習領域Z1〜Z5毎に更
新するとともに反映領域Z6直近の学習領域Z5の学習値を
反映値とするとともに、この反映値が上限,下限を越え
る場合はこの上限,下限を反映値とし、これをRAM16に
記憶させ、一方エンリッチ領域においては上記基本燃料
噴射量をエンリッチ補正してこれをパルス幅に変換し、
このパルス幅にRAM16内の反映値に応じた係数を乗算し
て実際燃料噴射パルスのパルス幅を求め、これにより混
合気の空燃比を所定空燃比に制御するものである。ここ
で反映値の上限α1と下限α2との間にはα1−1>1
−α2の関係が設けられている。
なお以上のような構成において、上記CPU15が第1図に
示す運転状態設定手段21,空燃比調整手段22,学習制御手
段24及び補正値補正手段25の機能を実現するものとなっ
ており、又上記RAM16が第1図に示す記憶手段23となっ
ている。
次に第4図ないし第8図を用いて動作について説明す
る。ここで第4図はCPU15のバックグラウンドルーチン
のフローチャートを、第5図はCPU15のインターラプト
ルーチンのフローチャートを、第6図は上記バックグラ
ウンドルーチンにおける学習値書き換えステップ34のよ
り詳細なフローチャートを、第7図はパルス幅と学習
値,反映値との関係の1例を、第8図はパルス幅・噴射
量特性を各々示す。第8図において、破線aは補正前の
噴射弁特性(従来の噴射弁特性)である。
エンジンが作動すると、CPU15はまず各種データである
スロットル開度センサ7,クランク角センサ8及び水温セ
ンサ11の出力を読み込み(ステップ30)、エンジン回転
数と吸入空気量のパラメータであるスロットル開度とに
応じた基本燃料噴射量Qfを計算し(ステップ31)、エン
ジン回転数,スロットル開度及びエンジン冷却水温度か
らエンジンがフィードバック制御領域か、エンリッチ領
域か、あるいはそれら以外の領域か否かを判定する(ス
テップ32)。ここでフィードバック制御領域は冷却水温
度(機関温度)が所定値以上で、かつ非過渡時(非加減
速時)である場合をいい、またエンリッチ領域はエンジ
ン回転数とスロットル開度とにより判断されるものであ
る。
そしてまずエンジンがフィードバック制御領域にある場
合、CPU15は基本燃料噴射量QfにO2センサ出力に基づい
たフィードバック補正係数CFBを乗算して実際燃料噴射
量を求めるとともに(ステップ33)、このフィードバッ
ク補正係数CFBに基づいてRAM16内の噴射弁特性マップの
学習値αZ1〜αZ5あるいは反映値αZ6を書き換え(ステ
ップ34)、RAM16内の噴射量・パルス幅特性マップを用
いて上記実際燃料噴射量Qfから燃料噴射パルスのパルス
幅を求め(ステップ35)、このパルス幅の大きさに応じ
て学習値係数αZ1〜αZ5(第7図参照)を演算しこれを
上記燃料噴射パルスのパルス幅に乗算して実際燃料噴射
パルスのパルス幅を求めることとなる(ステップ36,3
7)。
次にエンジンがエンリッチ領域になると、CPU15はステ
ップ30〜32,38,35〜37の処理を実行し、今度は上記求め
た基本燃料噴射量Qfにエンリッチ補正係数αを乗算して
実際燃料噴射量Qfを求め(ステップ38)、これをパルス
幅に変換するとともにこのパルス幅にパルス幅に応じて
求めた反映値係数αZ6(第7図参照)を乗算して実際燃
料噴射パルスのパルス幅が求めることとなる(ステップ
35〜37)。
またエンジンがフィードバック制御領域,エンリッチ領
域以外の運転域である場合には、CPU15はステップ30〜3
2,35〜37の処理を実行し、今度は運転状態に応じて求め
た基本燃料噴射量Qfをパルス幅に変換し、このパルス幅
に学習値を乗算して実際燃料噴射パルスのパルス幅を求
めることとなる。
一方、こうしてバックグラウンドルーチンの処理を実行
している際に所定のタイミング、例えばエンジンの回転
角がTDCになると、CPU15は第5図に示すインターラブト
ルーチンの処理を実行し、まずバックグラウンドルーチ
ンで求めた実際燃料噴射パルスのパルス幅を駆動回路14
のタイマにセットし(ステップ39)、又今回のTDC時刻
と前回のTDC時刻との差であるTDC周期からエンジン回転
数を算出し(ステップ40)、次にO2センサ9の出力を読
み込み(ステップ41)、エンジンがフィードバック制御
領域である場合にはO2センサ出力に基づいて従来公知の
方法によってフィードバック補正係数CFBを演算し(ス
テップ42,43)、バックグラウンドルーチンの処理に戻
る。これにより燃料噴射弁4は駆動回路14によって駆動
され、上記学習値,反映値でもって補正された実際燃料
噴射パルスに応じた量の燃料を噴射供給し、エンジンに
は所望空燃比の混合気が供給され、その際反映値に上
限,下限を設けていることから、エンリッチ領域におけ
る燃料噴射パルスは上限Pmax(=P×α1)と下限Pmin
(=P×α2)との間に制御され(第8図参照)、空燃
比がむやみに要求空燃比からずれるおそれもない。また
これと同時にエンジン回転数及びフィードバック補正係
数CFBが演算されることとなる。
次に第6図を用いて学習値書換えステップ34をより詳細
に説明すると、この学習値書換えステップ34に来ると、
CPU15はまず基本燃料噴射量Qfに応じて学習領域Z1〜Z5
を求めて同一学習領域での運転が継続されているか否か
を判定し(ステップ44)、学習領域Z1〜Z5が変動した場
合には学習カウンタNに所定値nを設定するとともに学
習用レジスタRegをクリアし(ステップ45)、一方同一
学習領域Z1〜Z5が継続されている場合には前回の学習値
の計算から所定時間が経過したか否かを判定した後(ス
テップ46)、現在の時刻を記録するとともに(ステップ
47)、学習用レジスタRegにフィードバック補正係数CFB
を加算してフィードバック補正係数CFBの累計を演算し
(ステップ48)、学習カウンタNを1だけダウンカウン
トさせ(ステップ49)、そのカウント値Nが零か否かを
判定する(ステップ50)。こうしてフィードバック補正
係数CFBの累計が行なわれ、学習カウンタNのカウント
値が零になると、学習用レジスタRegの値を設定値nで
割ってフィードバック補正係数CFBの平均値AVBを求め
(ステップ51)、これが1より大きいか否かを判定して
(ステップ52)、平均値AVBが以下の場合にはこれに所
定の学習効率係数C(<1)を乗算したもの(1−C×
(1−AVE))を平均値AVEとし(ステップ53)、こうし
て求めた平均値AVEでもって該当する学習領域Z1〜Z5の
学習値αZ1〜αZ5を書き換える(ステップ54)。次にこ
の学習領域Z1〜Z5が反映領域直近の領域Z5であるか否か
を判定し(ステップ55)、反映領域直近である場合には
上記求めた学習値αZ5を反映値αZ6とし(ステップ5
6)、この反映値αZ6がその上限α1より大きいか否か
を判定して(ステップ57)、大きい場合にはその上限α
1を反映値とし(ステップ58)、又上記求めた反映値α
Z6がその下限α2より小さいか否かを判定して(ステッ
プ59)、小さい場合にはその下限α2を反映値とし(ス
テップ60)、こうして求めた反映値をRAM16に格納した
後(ステップ61)、学習用レジスタRegをクリアすると
ともに学習カウンタNをセットして(ステップ62,6
3)、このステップ34の処理を終了することとなる。
以上のような本実施例の装置では、フィードバック制御
領域における反映領域直近の学習領域の学習値をエンリ
ッチ領域における燃料噴射量の制御に反映させるように
したので、燃料噴射パルス・燃料噴射量の要求特性と実
際の特性とのずれ状態を判別でき、空燃比制御精度を向
上できる。
また本装置では、学習値をエンリッチ領域における燃料
噴射量制御に反映おける際に、反映値に上限,下限を設
けるようにしたので、燃料噴射量がむやみに多くなり過
ぎたり、少なくなり過ぎたりすることはなく、その結果
エンジンの運転性を保証でき、又その際下限の大きさを
上限のそれより小さくしたので、空燃比が要求空燃比よ
りもリーンになり過ぎてノッキングが発生するおそれも
ない。
なお、上記実施例では燃料噴射量を調整して混合気の空
燃比を調整したが、吸入空気量を調整してもよく、又燃
料噴射量及び吸入空気量の両者を調整するようにしても
よい。また燃料供給装置は燃料噴射弁ではなく、気化器
であってもよい。
また、上記実施例では非フィードバック制御領域がエン
リッチ領域の場合を説明したが、これはリーン領域ある
いはアイドル領域であってもよく、例えばリーン領域に
ついて本発明を適用すれば失火のおそれを解消できるも
のである。
さらに、上記実施例では反映領域直近の学習領域におけ
る学習値を反映値としたが、反映方法はこれ以外の方法
であってもよく、例えば2つ以上の学習領域から補間し
て反映値を求めるようにしてもよく、又複数の学習領域
の学習値を平均して反映値としてもよい。
また上記実施例では反映する際に上限,下限を設けるよ
うにしたが、必ずしも上限を設ける必要はなく、又上
限,下限を設けるのではなく、学習値に所定係数を乗算
してこれを反映値としてもよく、この場合にはリーン側
での係数をリッチ側のそれより小さくする必要がある。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、エンジンの特定運転域で
空燃比のフィードバック制御を行なうとともに、特定運
転域以外では吸入空気量に応じて予め設定された燃料を
供給するようにしたエンジンの空燃比制御装置におい
て、空燃比のフィードバック制御における補正値を学習
値として記憶し、これを特定運転域以外における空燃比
制御に反映し、その際その反映率を空燃比制御方向がリ
ッチ側とリーン側とで変えるようにしたので、噴射弁特
性の非線形性に起因する空燃比制御精度悪化の問題を解
消でき、しかも空燃比がリーン方向に大きくずれてしま
うのを抑制してノッキングや失火の発生を防止できる効
果がある。
【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
本発明の一実施例によるエンジンの空燃比制御装置の概
略構成図、第3図は上記装置におけるコントロールユニ
ット12のより詳細な構成図、第4図は上記コントロール
ユニット12内のCPU15のバックグラウンドルーチンのフ
ローチャートを示す図、第5図は上記CPU15のインター
ラブトルーチンのフローチャートを示す図、第6図は上
記バックグラウンドルーチンにおける学習値書換えステ
ップ34のより詳細なフローチャートを示す図、第7図及
び第8図はともに上記CPU15の動作を説明するための図
で、第7図はパルス幅に対する学習領域,反映領域及び
学習値,反映値を示す図、第8図はパルス幅・噴射量特
性とパルス幅上限,パルス幅下限を示す図である。 20……空燃比検出手段、21……運転状態設定手段、22…
…空燃比調整手段、23……記憶手段、24……学習制御手
段、25……補正値補正手段、1……エンジン、9……O2
センサ、15……CPU、16……RAM

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンに供給される混合気の設定空燃比
    を検出する空燃比検出手段と、エンジンの運転状態を上
    記空燃比検出手段により検出できる空燃比で運転すべき
    第1の運転状態と該第1の運転状態における空燃比とは
    異なる、吸入空気量に応じて予め設定された所定の空燃
    比で運転すべき第2の運転状態とに設定する運転状態設
    定手段と、該運転状態設定手段の出力を受けエンジンの
    第1の運転時状態上記空燃比検出手段の出力に基づいて
    予め設定された空燃比とすべく燃料もしくは空気の少な
    くとも一方を補正する空燃比調整手段と、該空燃比調整
    手段による補正値を記憶する記憶手段と、上記運転状態
    検出手段の出力を受けエンジンの第2の運転状態時上記
    記憶手段に記憶された補正値に基づいて空燃比を第2の
    運転状態に対応した空燃比に制御する学習制御手段と、
    上記記憶手段に記憶された補正値が空燃比がリーン方向
    に制御されるような値である時上記補正値を小さな値に
    補正する補正値補正手段とを設けたことを特徴とするエ
    ンジンの空燃比制御装置。
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