JPH0823321B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロコンピュータ
などにより電子的に内燃機関に供給される燃料を制御す
るようにした制御装置に係り、特に自動車用内燃機関に
適した制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロコンピュータなどを用い
た電子式の内燃機関の制御装置としては、燃料供給量や
点火時期の制御に必要なデータを予め記憶しておき、内
燃機関（以下、エンジンともいう）の回転速度などの変
化に応じて読出した記憶データに基づいて燃料供給量や
点火時期を制御する方式と、エンジンの燃焼圧力や排気
ガスの状態などを検出し、それに応じてエンジンの運転
状態を制御するフィードバック方式とが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方式はエンジンや制御系の特性変化などによる外乱に適
応することができないという問題点があり、後者の方式
では制御応答速度が充分に得られないという問題点があ
る。

【０００４】そこで、このような問題点の解決のため、
上記の予め記憶してあるデータをエンジンの制御結果に
基づいて修正し、新たなデータに書替えるようにしてエ
ンジンや制御系の特性変化に対して時々刻々適応させる
ようにした適合制御方式、或いは学習制御方式と呼ばれ
る方式が特願昭57−75480 号，特開昭57−151042号、及
び特開昭57−165645号などによって開示されている。

【０００５】しかして、これら開示された方式では、エ
ンジンの燃料供給量、点火時期などの制御に必要なデー
タの記憶値の定常値を更新する方式となっており、この
ため、エンジンの制御が過渡的な状態にあるときの制御
の誤差を補償することがでない。

【０００６】このことは、自動車機関のごとく、時々刻
々負荷、回転速度が変化する場合、致命的な欠点とな
る。

【０００７】例えば、燃料供給量を例にとれば、加速時
等、負荷が急増する場合、燃料供給量は、検出器の遅
れ、蒸発遅れ等によって目標値より小さくなる。これを
回避するため、補正手段を設け、燃料量を目標値に合致
するようにしているが、補正手段のくるいが、そのま
ま、燃料量のくるいとなって表われる。この補正手段の
くるいを修正し、補正手段の定数を時々刻々更新する方
法が、例えば特開昭57−143136号などに開示されてい
る。しかし、この修正方法は、かぎられた運転パターン
における修正を対象としているので、人間の意志で、任
意の運転パターンがとられる自動車用機関では、十分な
効果を上げることができない。

【０００８】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を除き、自動車用機関のように、種々の異なったパター
ンのもとで運転され、過渡的な制御が繰り返された場合
でも、充分に誤差の少ない燃料制御が得られるようにし
た内燃機関の制御装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的には、内燃機関
の過渡的な運転状態での燃料制御に必要な過渡制御デー
タを保持したメモリ手段と、機関始動時から所定時間経
過後、前記排気センサによって検出された空燃比と、予
め記憶されている空燃比とを比較し、その比較された結
果に基づき前記メモリ手段に保持した過渡データを修正
する手段を設け、修正された過渡制御データにより内燃
機関の燃料を閉ループ制御すると共に、前記所定時間経
過前は予め記憶されているデータにより燃料を開ループ
制御すること、及び内燃機関の過渡的な運転状態での燃
料制御に必要な過渡制御データを保持したメモリ手段
と、エンジン作動点が変化した後の所定時間経過後、前
記排気センサの信号によって検出された空燃比と、予め
記憶されている空燃比とを比較し、その比較された結果
に基づき前記メモリ手段に保持した過渡データを修正す
る手段を設け修正された過渡制御データにより内燃機関
の燃料を閉ループ制御すると共に、前記所定時間経過前
は予め記憶されているデータにより燃料を開ループ制御
することにより達成される。

【００１０】

【作用】始動時又はエンジン作動点が変化した後の所定
時間経過前後において、燃料制御を開ループ制御と閉ル
ープに切り換えるように構成した。 これにより、始動時
の開ループ制御時には、例えば空燃比センサの出力が不
正確な信号である場合もエンジン制御が不安定になるこ
とがない。 また、エンジンの運転作動点が変化した直後
の過渡運転時における開ループ制御では例えば燃料の輸
送遅れが生じて燃料情報が不正確になってもエンジン制
御が不安定になることがない。 また、所定時間経過後に
おいて正確な閉ループ制御が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による内燃機関の制御装置の実
施例を図面によって詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例で、この図１にお
いて、内燃機関（エンジン）１０は気化器，燃料噴射装
置等の燃料供給装置１２によって制御された燃料，空気
の混合気を供給される。排気は排気管１４を通って大気
に排出される。排気管１４には触媒コンバータ１６が設
けられている。供給装置１２は、一般に、エンジン作動
条件の全範囲にわたる燃料決定入力パタメータに対して
所望の応答を行うことができない。また供給装置１２
は、温度のようなエンジン作動パラメータの変化は従っ
て空燃比を変える。したがって、燃料決定入力パラメー
タに応じて供給装置によって与えられる空燃比は、一般
にエンジンの作動中の所定の値からずれる。特に、燃料
の蒸発遅れが大きい、低温の加速時等には、所定の値か
らずれが大きくなる。

【００１３】供給装置１２が供給する空燃比は電子制御
ユニット１８によって、選択的に閉ループ、あるいは開
ループで制御される。この制御は、排気管１４の排気を
検出するように設置した空燃比センサ２０の出力に応答
して行われると共に、エンジン速度センサ、エンジン温
度センサを含む種々のセンサからの出力に応答しても行
われる。

【００１４】図２において電子制御ユニット１８はディ
ジタル計算機の形態をとり、一定周波数のパルス幅変調
信号を供給装置１２に与えて空燃比を調整するようにな
っている。外部の固定記憶装置ＲＯＭに記憶された作動
プログラムを実行することによって供給装置１２の動作
を制御するマイクロプロセッサ２４を含む。マイクロプ
ロセッサ２４は組合わせモジュールの形をとり、ランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びクロックの他に、普通
のカウンタ，レジスタ，累算器，フラグフリップフロッ
プ等を含み、例えばMotorola Microprocessor ＭＣ−６
８０２，６８０００などを採用できる。あるいは、外部
のＲＡＭとクロックオシレータを利用するマイクロプロ
セッサの形をとってもよい。

【００１５】マイクロプロセッサ２４は組合わせモジュ
ール２２６のＲＯＭ部に記憶された作動プログラムを実
行することによって供給装置１２を制御する。モジュー
ル２６は入出力インタフェースとプログラム可能タイマ
を含む。モジュール２６はMotorola ＭＣ−６８４６組
合わせモジュールであってもよい。開ループ，閉ループ
制御が基礎を置く入力条件は、モジュール２６の入出力
インタフェースに与えられる。センサ２０からの空燃比
信号等のアナログ信号が信号コンディショナ３２に与え
られ、この出力部はＡ／Ｄコンバータ，マルチプレクサ
３４に結合している。

【００１６】サンプルし、かつ変換しようとしている特
定のアナログ状態は、モジュール２６の入出力インタフ
ェースからのアドレイラインを経て作動プログラムに従
って、マイクロプロセッサ２４によって制御される。指
令時、アドレス指令された状態がディジタル形態に変換
され、モジュール２６の入出力インタフェースに送ら
れ、ＲＡＭのＲＯＭ指示ロケーションに記憶される。

【００１７】デューティサイクル変調出力は普通の入出
力インタフェース回路３６によって与えられる。この回
路は、例えばドライバ回路３７を経て、供給装置１２に
出力パルスを与える出力カウンタを含む。これは、クロ
ックドライバ３８からのクロック信号及びモジュール２
６のタイマ部からの１００Ｈｚ信号を受ける。回路３６
の出力カウンタ部は所望のパルス幅を表わす２進数を周
期的に挿入されるレジスタを持っている。

【００１８】１００Ｈｚの周波数で、レジスタの数はダ
ウンカウンタのゲートに送られ、このダウンカウンタ
は、クロックドライバ３８の出力によって計時され、出
力カウンタ部の出力パルスはダウンカウンタが零まで逆
読みする時間に等しい所定時間を持つ。出力パルスは、
レジスタの数がダウンカウンタのゲートに入れたときに
セットされ、数が零にカウントされたときに、ダウンカ
ウンタからの実行信号によってリセットされるフリップ
フロップによって与えられる。回路３６は入力カウンタ
を含み、これはカウンタにクロックパルスをゲート入れ
して、エンジンのディストリビユータからの速度パルス
を受ける。

【００１９】図２では、さらにメモリロケーションを有
する持久記憶装置４０が設けられ、車両のバッテリから
の電力を持つＲＡＭの形をとる。システムの残部は点火
スイッチを通して電力を受け、したがって、エンジン１
０の停止時でも記憶内容が保有される。あるいは、持久
記憶装置４０は電力が送られなくとも記憶内容を保持す
ることのできる記憶装置の形をとってもよい。

【００２０】マイクロプロセッサ２４，組合わせモジュ
ール２６，入出力インタフェース回路３６及び持久記憶
装置４０はアドレスバス，データバス，制御バスによっ
て相互結合している。マイクロプロセッサ２４はデータ
を読み出し、組合わせモジュール２６のＲＯＭ部内で与
えられた作動プログラムを実行することによって、供給
装置１２の動作を制御する。

【００２１】燃料供給装置１２は、図３に示したごと
く、空気流量計３０１，燃料噴射弁３０２，絞り弁３０
３，吸気管３０４から構成され、空気流量センサ３０１
の信号を電子制御ユニット１８に入力し、燃料噴射弁３
０２の開弁時間を制御して、燃料ポンプ３０５からの燃
料を吸気管３０４に供給する。また、絞り弁３０３の下
流に開口するバイパス通路３０６を有し、バイパス通路
の途中に、空気量を制御するバルブ３０７が設けられて
いる。このバルブ３０７は電磁ソレノイド308で駆動さ
れ、この電磁ソレノイド３０８は、ドライバ回路３７か
ら１００Ｈｚの周波数の出力パルスが印加される。

【００２２】図４において、エンジン１０の点火スイッ
チを閉にすることによって、まず付勢して電力を種々の
回路に与えると、プログラムがポイント４２で開始さ
れ、次にステップ４４に進む。このステップ４４で、系
内の種々の要素を初期設定する。レジスタ，フラグ，フ
リップフロップ（ＦＦ）、カウンタ及び個々の出力部が
初期設定される。次にステップ４６に進み、持久記憶装
置４０の４つのメモリロケーションＫＡＭ₀ ，……ＫＡ
Ｍ₃ に記憶されたデューティサイクルに従って、デュー
ティサイクル記憶装置ＤＣＭが初期設定される。

【００２３】デューティサイクル記憶装置は図５に示し
たように、エンジン速度，エンジン負荷に対して、その
ロケーションが決定されている。また、持久記憶装置４
０のデューティサイクルＫＡＭも、図６に示すようにエ
ンジン速度，エンジン負荷に対して、そのロケーション
が決定される。また、持久記憶装置４０の５つのメモリ
ロケーションＸＭ₀ ，……ＸＭ₄ に記憶された、燃料付
着率に従って、燃料付着率記憶装置ＤＸＭが初期設定さ
れる。ＸＭ，ＤＸＭは図７，図８に示したように、エン
ジン負荷に対して、そのロケーションが決定される。ま
た、持久記憶装置の４つのメモリロケーションＶＭ₀ ，
……ＶＭ₃ に記憶された蒸発時定数に従って、蒸発時定
数記憶装置ＤＶＭが初期設定される。ＶＭ，ＤＶＭは、
図９，図１０図に示したように、エンジンの温度に対し
て、そのロケーションが決定される。

【００２４】ステップ４６でこれらの値はＤＣＭ₀ ……
ＤＣＭ₁₅の各々を初期設定するのに用いられる。ＫＡＭ
₀ はＤＣＭ₀−ＤＣＭ₂，ＤＣＭ₄−ＤＣＭ₆の各々に置か
れ、ＫＡＭ₂ はＤＣＭ₈ −ＤＣＭ₁₀，ＤＣＭ₁₂−ＤＣＭ
₁₄に置かれる。図１１において、ステップ４８でＤＣＭ
をＫＡＭから初期設定する場合、持久記憶装置４０の数
値をポイント５０で判定する。バッテリが外されたりし
て、記憶装置４０の内容が妥当性が失われた場合は、ス
テップ５４でＫＡＭ₀〜ＫＡＭ₃はモジュール２６のＲＯ
Ｍ部に記憶された校正値に初期設定される。

【００２５】ＤＸＭをＸＭから、ＤＶＭをＶＭからそれ
ぞれ初期設定する場合も、ポイント５０でＸＭ，ＶＭの
妥当性を判定し、妥当性が失われた場合は、ステップ５
４で、ＸＭ，ＶＭはモジュール２６のＲＯＭ部に記憶さ
れた校正値に初期設定される。

【００２６】ポイント５２で冷却水温が常数Ｔｗより小
さい場合は図１２の温度バイアス値で修正される。ステ
ップ５６，５８からプログラムはルーチンを去り、図４
のステップ６０まで進む。ここで、プログラムが割込み
ルーチンを可能とするようにセットされる。これは、マ
イクロプロセッサ２４に割込み可能フラグをセットする
ことによって与えられる。

【００２７】ステップ６０の後、プログラムは連続的に
くり返されるバックグラウンドループ６２に変わる。こ
れは排気還流制御機能および診断警報ルーチンを含むこ
とができる。ステップ４６の実施で、ＫＡＭはエンジン
作動範囲にわたる供給装置調整値に対する情報を含み、
この情報は、開ループ作動モード中に開ループ要領で用
いられて暖機中エンジン１０に供給される混合気の空燃
比のより精密な制御を行う校正値の一部をなす。

【００２８】モジュール２６のタイマ部は、バックグラ
ウンドループルーチン６２に割込む１００Ｈｚの割込み
信号を発する。各割込みごとに、図１３のステップ６４
のところで、０.０１ 秒割込みルーチンを記録し、ステ
ップ６６に進む。回路３６の出力カウンタ部内のレジス
タのパルス幅が、出力カウンタにシフトされ、制御パル
スを発する。このパルスは所望のデューテイサイクル信
号を発して、供給装置１２の電磁ソレノイド３０８を調
整し、エンジン１０に供給する混合気を所望の値にする
ようにする。

【００２９】プログラムはステップ６８に進み、読み出
しルーチンが実行される。このルーチンの間、個々の入
力がＲＡＭ内のＲＯＭ指定ロケーションに記録され、回
路３６の入力カウンタ部を経て決定されたエンジン速
度、Ａ／Ｄコンバータの種々の入力がＲＡＭのそれぞれ
のＲＯＭ指定ロケーションに記憶される。次にステップ
７０に進み、ＫＡＭ，ＤＣＭ，ＶＭ，ＤＶＭ，ＸＭ，Ｄ
ＸＭの現在のエンジン作動点に相当するメモリロケーシ
ョンが決定される。

【００３０】インデックス数ルーチン７０を終るとポイ
ント１１８に進み、ステップ６８でＲＡＭに記憶された
エンジン速度ＲＰＭがＲＡＭから読み出され、ＲＯＭに
記憶された基準速度値ＳＲＰＭと比較される。このＳＲ
ＰＭはアイドル速度より小さいが、クランキング速度よ
りは大きい。ＲＰＭ＜ＳＲＰＭのときは、エンジンが始
動されていないことを意味し、ステップ１２０の動作禁
止モードに進む。ROMによって指定されたＲＡＭロケー
ションのところで、制御パルス幅を記憶するように記憶
された、供給装置１２を制御するためのパルス幅変調信
号の決定幅がほぼ零にセットされ、デューティサイクル
信号を零パーセントにする。

【００３１】ポイント１１８において、ＲＰＭ＞ＳＲＰ
Ｍで、エンジンが作動中であると決定された場合には、
ポイント１２２に進み、全開状態（ＷＯＴ）が存在し、
動力増大を要求しているかどうかが決定される。これは
ＲＡＭのＲＯＭ指定メモリロケーションに記憶された情
報をサンプルすることによって達成される。ここでは、
全開スイッチの状態がステップ６８の間に記憶されてい
る。エンジンが全開であれば、プログラムサイクルはス
テップ１２４の濃厚作動モードに進む。動力増大のため
に必要なデューティサイクルを与えるパルス幅が決定さ
れ、制御パルス幅を記憶するように割当てられたＲＡＭ
メモリロケーションに記憶される。

【００３２】エンジンが、全開で作動していないとき
は、ポイント１２６に進む。エンジン始動時からの時間
を監視している経過時間カウンタが閉ループ動作を実施
する前の時間基準を意味する所定時間と比較される。こ
のタイマは初期設定ステップ４４で零にセットされるカ
ウンタの形をとってもよく、プログラムのポイント１２
６で、０.０１ｍｓ の割込み期間ごとに増分され、割込
み時間の数が経過時間を表わす。経過時間が所定値より
も小さい場合は、ステップ１２８で閉ループモードルー
チンを実行し、開ループパルス幅が決定される。ポイン
ト１２６で時間基準が合致したならば、ポイント１３０
に進み、空燃比センサ２０の作動条件が決定される。シ
ステムはセンサ温度，センサインピータンス等のような
パラメータによって、センサ２０の動作を決定する。不
動作の場合はステップ１２８に進む。作動している場合
は、ポイント１３４に進み、ステップ６８でＲＡＭに記
憶されたエンジン温度がＲＯＭに記憶された所定の校正
値と比較される。エンジンの温度が校正値より低い場合
は、ステップ１２８に進む。校正値より大きい場合に
は、ステップ１３６に進み、閉ループルーチンが実行さ
れ、制御信号パルス幅が決定され、このパルス幅は所定
の割当てられたＲＡＭロケーションに記憶される。ステ
ップ１３８で、パルス幅がＲＡＭから読み出され、２進
数の形で、入出力回路３６の出力カウンタ部のレジスタ
に入れられる。この値は、その後、次の０.０１ｍｓ 割
込み期間に、ステップ６６において、ダウンカウンタに
挿入されて、パルス出力を所望増を有するソレノイドに
送る。制御パルスが発せられると、空燃比制御ソレノイ
ドを０.０１ｍｓ 割込み期間ごとに作動し、供給装置を
調整する。

【００３３】ステップ１２８における開ループモードル
ーチンは図１４に示したごとくである。このルーチンは
ステップ１４０に入り、ステップ１４２で組合わせモジ
ュール２６のＲＯＭ部内のルックアップテーブルからパ
ルス幅補正値が得られる。この補正率はエンジン温度の
ようなただ一つのパラメータの関数でありうるが、負荷
の関数でもよい。この補正率は、図１２のように、７２
個のメモリロケーションに設けられており、エンジンの
温度，負荷の値に従ってアドレス指定される。ステップ
１４４で、ＲＡＭ内に記憶される制御パルス幅は、（Ｄ
ＣＭ＋パルス幅補正値）にセットされる。プログラムは
ステップ１４６に進み、新しいセルフラグがセットされ
る。ステップ１４８で、ステップ７０（図１３）で決定
されたインデックスの値が、ＲＡＭロケーションに置か
れる。

【００３４】また、図１５に示したごとく、燃料噴射弁
のパルス幅が決定される。ステップ４０２でＲＡＭ内の
ＲＯＭ指定メモリロケーションに記憶された空気量Ｇ
ａ、エンジン速度ＲＰＭをサンプルし、基本噴射パルス
幅Δｔ＝Ｋ（Ｇａ／ＲＰＭ）を計算する。さらに、ステ
ップ４０４で、パルス幅Δｔ_p を計算する。パルス幅Δ
ｔ_p は、次式で与えられる。

【００３５】

【数１】

【００３６】ここで、ＤＸＭは、燃料付着率、ＤＶＭは
蒸発時定数で、ステップ４８の初期設定で与えられてい
る。噴射弁３０２に、エンジン回転と同期した割込みに
よって、Δｔ_p の間だけ開かれ、内燃機関に燃料を供給
する。(1）式のＦＭは液膜量で、次式によって、計算さ
れる。

【００３７】

【数２】

【００３８】ここで、Δτは定数で、割込みルーチンが
０.０１ｓ 毎に行われる場合はΔτ＝０.０１ｓ であ
る。

【００３９】図１６に閉ループモード１３６のルーチン
を示した。閉ループモードはポイント１５０で入り、ポ
イント１５２に進み、エンジン作動点が先の０.０１ｓ
割込み以来変化しているかどうかを決定する。これは、
ステップ７０（図１３）で決定されたDCMINXをＲＡＭか
ら引出し、それを先の０.０１ 秒割込み時間に、ステッ
プ７０で決定された古いDCMINX、すなわち、DDCMINX ＝
と比ＤＣすることによって行われる。DCMINX＝ODCMINX
、すなわち、エンジンの作動点が変化しない場合に
は、ポイント１５４に進む。ポイント１５４で、マイク
ロプロセッサ２４内の新しいセルフラグフリップフロッ
プ（ステップ１４６の開ループルーチン中にセットされ
ている）がサンプルされる。このフラグがセットされて
いるならば、ユニット１８は先の０.０１ｓ 割込み時に
開ループモードで作動している。しかし、このフラグが
リセットされているときは、ユニット１８は先の０.０
１ｓ 割込み時間中、閉ループモードで作動している。

【００４０】先の０.０１ｓ 割込み期間から作動点を変
えているか、ユニット１８が開ループモードから閉ルー
プモードに作動変化していると仮定すると、ステップ１
５６に進む。ステップ１５６で、ＲＯＭ指定、ＲＡＭロ
ケーションに記憶された閉ループ制御信号の積分制御項
部分ＩＮＴが、ステップ７０（図１３）で決定されたメ
モリロケーションで、デューティサイクル記憶装置ＤＣ
Ｍから得られたパルス幅と等しくセットされる。このパ
ルス幅は供給装置１２を調整して、所定の空燃比を与え
る値として、先行の閉ループ動作中に学習されている。
ステップ１５８で、輸送時間遅延カウンタがエンジン１
０を通る輸送時間を表わす値にセットされる。この輸送
遅延時間は、エンジンの速度と空気量を含むエンジン作
動パラメータから決定することができる。作動パラメー
タによってアドレス指定される組合わせモジュール２６
のＲＯＭ部分のルックアップテーブルから得ることがで
きる。

【００４１】ステップ１６０で、新しいセルフラグフリ
ップフロップは払われ、ユニット１８が閉ループモード
で作動していることを示す。その後プログラムはステッ
プ１６２に進み、ＲＡＭに記憶された古いインデックス
がステップ７０で決定されたインデックスに等しくセッ
トされる。

【００４２】ステップ１６２、またはポイント１５４か
ら、プログラムはポイント１６３に進む。ポイント１６
３で輸送遅延カウンタをサンプルして、輸送遅延が完了
したかどうかを決定する。遅延が完了していない場合
は、ステップ１６４で、カウンタを減じ、ステップ１６
６で、制御パルス幅が先に、ステップ１５６で、デュー
ティサイクルメモリ値にセットされた閉ループパルス幅
の積分制御項ＩＮＴに等しくセットされ、閉ループモー
ドルーチンを去る。その後、図１３のステップ１３８に
進み、デューティサイクルパルス幅が入出力回路３６の
出力カウンタ部のレジスタにセットされる。

【００４３】このようにして、閉ループモードで、エン
ジンの作動点が変化した場合は、常に、時間遅延カウン
タがセットされるので、このカウンタが零に減少する。
すなわち、定常におちついても、ある一定時間は閉ルー
プ制御が行われない。ステップ１６３の前にステップ５
００を実施する。

【００４４】ステップ５００では、図１７に示す動作が
行われる。ステップ５０２で、(1），(2）式に基づき、
Δｔ_p ，ＦＭの計算を行う。また、このときのＦＭ，Ｄ
ＶＭ，ＤＸＭをステップ５０４でＲＡＭに記憶する。こ
れは図１８に示したごとく、輸送遅延時間がＫのとき
は、ＲＡＭ（Ｋ）に記憶される。ステップ５０６で第２
のカウンタをセットとし、ポイント５０８で、カウンタ
が零でない場合は、ステップ５１０でカウンタを減じ、
ステップ５１２ですべてのＲＡＭ（Ｋ）の内容をＲＡＭ
(Ｋ−１)に移す。遅延カウンタが零まで減少したとき
は、ステップ５１４に進み、ＲＡＭ（Ｏ）の空燃比の設
定値Ａ／Ｆと、空燃比センサ２０の出力から求まる（Ａ
／Ｆ）ｍを比較し、ΔＡ／Ｆ＝Ａ／Ｆ−（Ａ／Ｆ）ｍを
計算する。ステップ５１６で、ΔＡ／Ｆに基づき、ＦＭ
を修正する。ΔＡ／Ｆ＞０の場合は、ＦＭが小さく見積
られているので、ＦＭを増加する。すなわち、ＦＭの修
正は

【００４５】

【数３】

【００４６】で行われる。また、ステップ５１８で、Ｄ
ＸＭ，ＤＶＭの修正が行われる。ΔＡ／Ｆ＞０のとき
は、ＤＸＭが小さく、ＤＶＭが小さく見積られているの
で、

【００４７】

【数４】

【００４８】

【数５】

【００４９】で、ＤＸＭ，ＤＶＭを修正する。その後、
ステップ５１２に進む。このようにして、閉ループモー
ドで運転が非定常の場合は、ステップ５００で、(1），
(2）式のＦＭ，ＤＶＭ，ＤＸＭが修正される。ＲＡＭ
(Ｋ)には、エンジン負荷，温度に関する値を記憶されて
いるので、図８，図１０の該当するロケーションのＤＸ
Ｍ，ＤＶＭが更新される。

【００５０】ステップ１６３で輸送時間遅延カウンタが
零まで減少したときは、ステップ１６８に進む。ステッ
プ１６８で、センサ２０の出力が校正値と比較されて、
検出された空燃比Ａ／Ｆが校正値に対して大きいか、小
さいか、すなわち濃いのか薄いのかを決定する。混合気
が濃い、すなわちＡ／Ｆが小さい場合は、ステップ１７
０に進み、ＲＡＭに記憶された閉ループ制御信号の積分
項がその前に記憶されている積分値＋積分ステップ値に
等しくセットされる。その後、ステップ172で、閉ルー
プ制御パルス幅がステップ１７０で決定された（積分項
＋比例ステップ値）に等しくセットされる。

【００５１】ステップ１６８で混合気が薄いと判断され
た場合は、ステップ１７４に進み、ＲＡＭに記憶された
制御信号の積分項が積分ステップ値だけ減じられる。そ
の後、ステップ１７６で閉ループパルス幅がＲＡＭに記
憶された（積分項−比例ステップ値）に等しくセットさ
れる。ステップ１６８から１７６までは、エンジンが輸
送遅延時間より長い期間、同じ作動点で作動した後、
０.０１ｍｓ ごとにくり返され、積分ステップによって
決定された率で、Ａ／Ｆが大きいか、小さいかに依存し
て図１９に示したようなランプ様式で増，減する閉ルー
プパルス幅を形成し、最終的に混合気は、校正値に対し
て濃い状態と薄い状態の間で変化する。このとき、校正
値を与える方向におけるパルス幅の比例ステップが与え
られる。

【００５２】ポイント１７８でエンジン温度を校正値Ｋ
₁ と比較する。温度がＫ₁ より高い場合は、ＤＣＭの更
新を停止する。低い場合は、ステップ１８０に進み、ス
テップ７０に形成されたメモリインデックスのＤＣＭを
更新する。ＤＣＭの更新は、次式に従って更新される。

【００５３】

【数６】

【００５４】ここに、ＤＣＭＶ_N ：挿入すべき新しいパ
ルス幅の値 ＤＣＭＶ_N-1：該当するメモリロケーションに先にあっ
たパルス幅の値 ＤＣ：最後に決定される制御パルス幅 Ｔ₁ ：フィルタ時定数 ポイント１８２，１８４で温度条件を判定し、エンジン
の温度が正常な場合のみ、ステップ１８６でＫＡＭを更
新する。この更新は(6）式と同様に行われる。ＤＣＭの
更新の時定数は５〜３０秒に対し、ＫＡＭの更新の時定
数は２４０秒程度である。ステップ１８６の後に、プロ
グラムは閉ループモードルーチンを抜ける。エンジンが
閉ループモードで作動し続けるにつれて、ステップ１５
０で始まる前記のシーケンスが連続的にくり返され、エ
ンジンが種々の作動点を経過するにつれて、ＤＣＭ，Ｋ
ＡＭの各々が制御信号の値に応じて更新され、その結
果、各メモリロケーションが、特定のエンジン作動点に
対する所定の空燃比を与えるに必要な値に更新される。

【００５５】閉ループ作動中、エンジン作動点が変わる
ごとに、制御パルス幅がエンジン作動パラメータの現在
値で、所定の空燃比を与える値に瞬間的にプリセットさ
れる。閉ループ作動中は、供給装置は、ＫＡＭに保有さ
れた値に従って調整される。この値はエンジンパラメー
タの変化値に対して所定の空燃比を与えるに必要な制御
パルス幅の平均を示す。

【００５６】ここで、(4），(5）式のＤＸＭ，ＤＶＭの
更新は、(6）式のＤＣＭＶの更新と同じように行っても
よい。すなわち、次の(7），(8）式のように、一次遅れ
て更

【００５７】

【数７】

【００５８】

【数８】

【００５９】新することができる。また、図１７のＸ
Ｍ，ＶＭの修正は、(7），(8）式と同じように更新され
るが、フィルタ時定数Ｔ₁ は、ＤＸＭ，ＤＶＭの場合
は、大きく設定される。

【００６０】エンジンの温度が正常な場合の空燃比Ａ／
Ｆは、例えば図１９のごとく設定される。図１９におい
て、破線の領域は、Ａ／Ｆが理論空燃比の曲線Ｄより小
さく、この負荷領域では図１３のステップ１２４の濃厚
作動モードに入り、空燃比は開ループ制御される。Ａ／
Ｆ＞Ｄの領域で、エンジンの温度が正常な場合は、図１
３でステップ１３６の閉ループモードに入る。図１９に
おいて、負荷がθ₁ からθ₂ に変化しても、インデック
スDCMINXは変化しない。

【００６１】図１６のステップ１６３で輸送遅延が完了
すると、ステップ１６８で空燃比が比較される。このと
き空燃比センサ２０の信号は、輸送遅延前の供給装置１
２の状態を示している。ここで、空燃比センサ２０は、
プログラム可能で、所定の空燃比からのずれを出力する
ようになっている。

【００６２】空燃比センサ２０の一実施例を図２０に示
した。酸素イオン電導性の固体電解質２００の片方の側
にチャンバ２０２，オリフィス２０４が設けられてい
る。コントローラ２０６によって、電解質２００に矢印
の方向の電流Ｉを流すと、酸素ポンプの原理でチャンバ
２０２内の酸素がチャンバ２０２の外に排出される。一
方、オリフィス２０４を通って、排ガス中の酸素が拡散
によって、チャンバ202内に流入する。このときの電流
Ｉと電圧の関係は図２１のごとく、排ガス中の酸素濃
度、すなわちＡ／Ｆによって変化する。したがって、図
１９の設定Ａ／Ｆが大きい場合はＩを増し、Ａ／Ｆが小
さい場合はＩを減じて、そのときの電圧の大小が組合わ
せモジュール２６のＲＯＭ部分に記憶されている校正値
と比較される。検出された空燃比Ａ／Ｆが図１９の所定
のＡ／Ｆに対して、大きいか、小さいか、すなわち、所
定の濃度に対して濃いのか、薄いのかを判定する。この
とき、図１９において、負荷がθ₁ からθ₂ に変化した
場合、ＤＣＭのメモリロケーションは変化しないが、所
定の空燃比は変化するので、電流Ｉは、輸送遅延時間を
加味して制御される。このようにして、空燃比センサ２
０で、輸送遅延時間前の供給装置１２の状態が判定され
る。

【００６３】図１３の閉ループモードの動作で、開ルー
プの状態から入る場合は、図２２の（ａ）のように、セ
ルフラグがリセットされ、時間遅延カウンタが零になっ
てから閉ループ制御を始める。ここで、閉ループ動作
中、エンジンの作動点が変化した場合は、図２２（ｂ）
のごとく、フラグはリセットされているが、カウンタが
セットされるので、輸送遅延時間後閉ループ制御を実行
する。この輸送遅延時間内で作動点が変化しない場合
は、ＣＬＰＷ＝ＩＮＴ＝ＤＣＭで、制御パルス幅ＣＬＰ
Ｗは、閉ループパルス幅の積分制御項ＩＮＴに等しくセ
ットされ、ＩＮＴはＤＣＭに等しくセットされている。
次の０.０１ 秒の割込みで空燃比センサ２０の信号を基
にＩＮＴが修正される。温度条件がととのうと、図２２
（ｃ）のＰ点で示したようにＤＣＭも更新される。

【００６４】図１３では、閉ループ制御は０.０１ 秒の
割込み毎に行われる。これは一般に輸送遅延時間よりは
小さい。

【００６５】図２３において、閉ループ制御中、負荷θ
が（ａ）のように、それに対応してＡ／Ｆの設定値が
（ｂ）のように変わる場合を例示する。この場合、セン
サ２０の電流は対応するＡ／Ｆが（ｃ）曲線になるよう
に制御される。（ｂ）が（ｃ）に合致していれば、セン
サ２０の出力は一定である。しかし、実際には、供給装
置１２の経時変化によって、（ｂ）は（ｃ）に対してず
れる。したがって、輸送遅延時間Ｔだけ遅れて、センサ
２０の出力が（ｄ）のように急変する。このセンサ２０
の信号（ｄ）を基に、積分項ＩＮＴが（ｅ）のように修
正される。図２３（ｅ）のＣの点で修正が完了しても、
その結果がセンサ２０の出力となって現われるのはＴだ
け遅れる。その間、ＩＮＴは行きすぎる。

【００６６】このようにして、ＩＮＴの値は、濃い状態
と薄い状態の間で変化する。このとき、校正値を与える
方向においてパルス幅の比例ステップを与えてもよい。
ここで、Ｄ点でＡ／Ｆの設定値が（ｂ）のごとく変化し
ても、それに対応して、センサ２０の方も（ｃ）のごと
くプログラムされるので、この（ｂ)，(ｃ）の変化は、
センサ２０の出力（ｄ）には影響を及ぼさない。

【００６７】図２０において、電圧Ｖが設定値になるよ
うに、Ｉを制御した場合、Ｉの値は排ガス中の酸素濃
度、すなわち、Ａ／Ｆに比例した値となる。この場合、
センサ２０の出力は、輸送遅延時間Ｔだけ遅れて現われ
る。したがって、このときは、センサ２０の出力でＴ時
間前の供給装置１２のくるいを求めることができる。Ｔ
時間前のＡ／Ｆの設定値を記憶しておき、これをセンサ
２０の出力と比較し、比例ステップを算出する。その結
果はＴ時間後に現われ再修正される。このときは、０.
０１ 秒毎に比例ステップを偏差に応じて求めることが
でき、積分動作のみの場合より、設定値への収束は速
い。任意の作動点における供給装置１２の空燃比Ｒは、
(2）式のように、設定値Ｒｃよりεだけくるっている。

【００６８】

【数９】

【００６９】ここに、ε：経時変化等によるくるい このεのくるいはＴ秒後の空燃比センサ２０に表われ
る。空燃比センサ２０では、ｔ時刻において、Ｒ（ｔ−
Ｔ）の信号が現われるので、メモリロケーションにおけ
るεを求めるためには、Ｒｃ（ｔ−Ｔ）の値と比較する
必要がある。したがって、Ｒｃ（ｔ−Ｔ）の値を、ＲＡ
Ｍに記憶しておく必要がある。図２４のように、ＲＡＭ
のＲＯＭ指定アドレスにＲｃ（ｔ−ｎΔｔ）を記憶して
おき、エンジンの速度と空気量を含むエンジン作動パラ
メータによってアドレス指定される組合わせモジュール
２６のＲＯＭ部分のルックアップテーブルから輸送遅延
時間を求めて、この時間に対応する図２４のアドレスの
ＲＡＭからＲｃを読み出して比較することができる。こ
のようにしてεが求まり、ＤＣＭが更新され、さらにＫ
ＡＭが更新される。

【００７０】非定常運転時は、空燃比センサ２０の信号
で、燃料供給装置１２の動特性に関与するパラメータＥ
Ｍ，ＤＶＭ，ＤＸＭが時々刻々修正されるので、Δｔ_p
は正しい値に修正される。例えば、揮発性の低いガソリ
ンが、供給装置１２に供給された場合は、図２５に示し
たごとく、最初の加減速ではΔＡ／Ｆの変化が大きい
が、この結果により、ＦＭ，ＤＶＭ，ＤＸＭが燃料の性
状に適合するように修正されるので、２回目の加減速で
はΔＡ／Ｆが小さくなる。同様に、空気流量センサ３０
１の応答遅れ等も修正することができる。また、(2）式
で示した液膜量のモデルで(1）式が決定されるので、ど
のような運転パターンをとっても、液膜量の時々刻々の
値が把握されているので、(1）式で、正確な補正をする
ことができる。

【００７１】従って、以上の実施例によれば、エンジン
の負荷変動がひんぱんに行なわれた場合でも、その過渡
的な変動状態も含めて常に良好な空燃比を保つことがで
きる。

【００７２】ところで、自動車用エンジンとしては、ガ
ソリンエンジンが主流を占めている。

【００７３】従って、図１におけるエンジン１０がガソ
リンエンジンであった場合には、その点火制御も電子制
御ユニット１８によって行なわれる場合が多い。

【００７４】そこで、以下、この点火制御に本発明を適
用した場合の一実施例について説明する。

【００７５】内燃機関１０が火花点火機関の場合、その
点火時期は、空気流量センサ３０１の応答遅れ等の影響
で、過渡運転時は、その目標値と異なる。点火時期は機
関１０の充填空気量とエンジン速度によって定まるが、
過渡運転時には、次の(10)式のようになる。

【００７６】

【数１０】

【００７７】しかしながら、空気流量センサ３０１で測
定される空気流量Ｇａと充填空気量ｂ₁ ・Ｐ・Ｎは、吸
気管の容積の影響で遅れる。したがって、図２６に示し
たごとく、ステップ６０１で、Ｐを計算し、ステップ６
０２で、Ｐ，Ｎに対応して、アドレス指定されるメモリ
ロケーションにあらかじめ記憶されている点火時期のル
ックアップテーブルから点火時期が得られる。

【００７８】

【数１１】

【００７９】ステップ６０１のＰの計算は(11)式で行わ
れる。また、ステップ６０４で、ｂ₂ 、すなわち応答性
を修正することができる。ステップ６０３でモジュール
２６のＲＯＭ部に記憶されたＤＶＭ₀ ，ＤＸＭ₀ ，ＤＣ
Ｍ₀ 等の校正値と、学習制御された、ＤＶＭ，ＤＸＭ，
ＤＣＭ等の値を比較することによって、空気流量センサ
３０１が、どの程度標準値と異なっているかがわかるの
で、この差でｂ₂を修正することができる。ここでは、

【００８０】

【数１２】

【００８１】で修正される。これらのステップは、図１
３の場合と同じように、１００Ｈｚの割込み信号で実施
される。また、ステップ６０５で、ＤＶＭ₀ とＤＶＭの
差が大きい場合は、センサ３０１の応答性が標準値と大
幅にくるっているが、ガソリンの揮発性が極めて低いか
等の異常であるので、ステップ６０５でランプを点灯し
て、運転者に異常を知らせる。

【００８２】従って、この実施例によれば、エンジンの
運転パターンがどのようになっても、常に正しい点火時
期制御を行なうことができる。

【００８３】なお、本発明は以上の実施例に限らず、ガ
ソリンエンジンの排気還流量、ディーゼルエンジンの燃
料噴射量、噴射時期の制御に適用しても、同じような作
用，効果を上げることができる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンの運転パターンが種々変化しても、それを追従
して時々刻々、制御に必要なデータの修正が行なわれる
ため、従来技術の欠点を除き、エンジンや制御システム
の経年変化や劣化による特性の変化を補正して正しいエ
ンジンの制御状態が得られると共に、エンジンが過渡的
な運転状態にあるときでも制御状態のずれを少なく抑え
ることができ、常にエンジンの制御状態を正しく保つこ
とができる内燃機関の制御装置を容易に提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される内燃機関の制御システムの
一例を示すブロック図。

【図２】電子制御ユニットの一例を示すブロック図。

【図３】燃料供給装置の説明図。

【図４】本発明による内燃機関の制御装置の一実施例の
動作を示すフローチャート。

【図５】本発明の一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図６】本発明の一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図７】本発明の一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図８】本発明の一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図９】本発明の一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図１０】本発明の一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図１１】同じく一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図１２】同じく一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図１３】同じく一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図１４】同じく一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図１５】同じく一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図１６】同じく一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図１７】同じく一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図１８】同じく一実施例におけるメモリ内容の説明
図。

【図１９】同じく一実施例の動作説明用の特性図。

【図２０】センサの説明図。

【図２１】センサの特性図。

【図２２】（ａ)，(ｂ)，(ｃ）は本発明の一実施例を示
す特性図。

【図２３】本発明の一実施例を示す特性図。

【図２４】同じく一実施例のメモリ内容の説明図。

【図２５】同じく一実施例の効果説明用の特性図。

【図２６】本発明の他の一実施例の動作を示すフローチ
ャート。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１２…燃料供給装置、１４…排気管、
１６…触媒コンバータ、１８…電子制御ユニット、２０
…空燃比センサ、２４…マイクロプロセッサ、２６…組
合わせモジュール、３６…入出力インターフェース回
路、４０…持久記憶装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の燃焼状態を検出する排気センサ
   を備え、この排気センサの信号に応じて内燃機関に供給
   される燃料を制御するようにした内燃機関の制御装置に
   おいて、前記内燃機関の過渡的な運転状態での燃料制御
   に必要な過渡制御データを保持したメモリ手段と、機関
   始動時から所定経過時間経過後、前記排気センサによっ
   て検出された空燃比と予め記憶されている空燃比とを比
   較して、その比較された結果に基づき前記メモリ手段に
   保持した過渡制御データを修正する手段とを設け、修正
   された過渡制御データにより内燃機関の燃料を閉ループ
   制御すると共に前記所定時間経過前は予め記憶されてい
   るデータにより燃料を開ループ制御するように構成され
   たことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】内燃機関の燃焼を検出する排気センサを備
   え、この排気センサの信号に応じて内燃機関に供給され
   る燃料を制御するようにした内燃機関の制御装置におい
   て、前記内燃機関の過渡的な運転状態での燃料制御に必
   要な過渡制御データを保持したメモリ手段と、エンジン
   作動点が変化した後の所定時間経過後、前記排気センサ
   によって検出された空燃比と予め記憶されている空燃比
   とを比較して、その比較された結果に基づき前記メモリ
   手段に保持した過渡データを修正する手段とを設け、修
   正された過渡制御データにより内燃機関の燃料を閉ルー
   プ制御すると共に前記所定時間経過前は予め記憶されて
   いるデータにより燃料を開ループ制御するように構成し
   たことを特徴とする内燃機関の制御装置。