JPH11190243A

JPH11190243A - エンジンの空燃比学習制御装置

Info

Publication number: JPH11190243A
Application number: JP35918097A
Authority: JP
Inventors: Tei Someno; 禎染野; Toshio Manaka; 敏雄間中
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンの空燃比学習制御装置で、定常に限ら
ず、過渡時の学習補正により少ない学習頻度で精度を向
上させる。【解決手段】エンジンの空燃比学習制御装置において、
過渡状態を判定する手段と、前記過渡状態に応じて算出
される過渡時燃料補正量演算手段とを設け、前記過渡時
燃料補正量演算手段による補正量の状態に応じて、定常
時学習補正係数分と、過渡時学習補正係数分とに分離学
習し、より詳細には、その総和が１となるような特性を
有する学習値寄与率演算手段によって、定常時学習補正
項と、過渡時学習補正項とに分離して学習補正係数を演
算する学習補正係数演算手段を設けた。【効果】過渡状態でもある程度の定常状態の学習が可能
であり、少ない定常状態でも学習値の精度を向上させる
ことが可能となる。また、過渡時の学習補正により、過
渡の空燃比特性が補正でき、過渡時の空燃比制御性を向
上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料噴
射量を計算する空燃比学習制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、例えば特開昭63−46254
号記載のように、エンジンの運転状態から基本燃料噴射
量を演算し、Ｏ₂センサにより、空燃比を検出して、理
論空燃比にフィードバック制御するための、空燃比フィ
ードバック制御手段と、エンジン運転状態により分割さ
れた領域毎に学習値を設定する、学習値設定手段と、前
記フィードバック制御手段と、学習値設定手段とによ
り、燃料噴射量を算出するエンジンの空燃比学習制御装
置となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、前記従来技術が学習値を更新する際、エン
ジン運転状態により分割された領域毎に、定常状態であ
ることに着目して、学習している点である。定常状態
で、精度良く学習値を更新しようとすると、所定時間の
定常が必要であり、これを満足するような領域設定が、
大量パージ化に伴い、走行モード中では困難になりつつ
あり、少ない学習頻度で精度を向上させる手段が求めら
れている。また、排気規制強化に伴い、定常状態のみの
学習では、過渡時の燃料補正の過不足に対してばらつき
を吸収できないため、過渡時の空燃比制御性を向上させ
る手段が求められている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のエンジンの空燃比学習制御装置は、エンジンの運転状
態を検出する手段と、エンジンの運転状態から基本燃料
噴射量を演算する手段と、排気系に設けた排気センサに
より、空燃比を検出し、目標空燃比にフィードバック制
御するための、空燃比フィードバック制御手段と、エン
ジン運転状態により、空燃比フィードバック制御の制御
量と基準値からの偏差を小さくするように学習値を演算
する、学習補正係数演算手段と、前記基本燃料噴射量演
算手段と、フィードバック制御手段と、学習補正係数演
算手段とにより、燃料噴射量を算出する、エンジンの空
燃比学習制御装置において、過渡状態を判定する手段
と、前記過渡状態に応じて算出される過渡時燃料補正量
演算手段とを設け、前記過渡時燃料補正量演算手段によ
る補正量の状態に応じて、定常時学習補正係数分と、過
渡時学習補正係数分とに分離して学習する。更に詳しく
はこれらの総和が１となるような特性を有する学習値寄
与率演算手段によって、定常時学習補正項と、過渡時学
習補正項とに分離して学習補正係数を演算する学習補正
係数演算手段を設けることで達成されるものである。

【０００５】従来技術では定常状態で精度良く学習値を
更新しようとすると、所定時間の定常が必要であり、学
習の頻度が低下すること、および過渡時の空燃比ずれが
補正できないことが問題となるが、本発明では、過渡状
態を判定する手段と、前記過渡状態に応じて算出される
過渡時燃料補正量演算手段とを設け、前記過渡時燃料補
正量演算手段による補正量の状態に応じて、定常時学習
補正項と、過渡時学習補正項との補正の寄与率を、定常
時学習補正係数分と、過渡時学習補正係数分との総和が
１となるような特性を有する学習値寄与率演算手段によ
って、定常時学習補正項と、過渡時学習補正項とに分離
して学習補正係数を演算する手段を設けることにより、
過渡状態でもある程度の定常状態の学習が可能であり、
少ない定常状態でも学習値の精度を向上させることが可
能となる。また、過渡時の学習補正により、過渡の空燃
比ずれが補正でき、過渡時の空燃比制御性を向上させる
ことが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。

【０００７】図２は、本発明のシステムの全体の構成図
である。エンジン７にはエンジンに吸入される空気量の
質量流量を計測する熱式空気流量計３（以下Ｈ／Ｗセン
サと略する。）、エンジンの吸気管絞り弁の開度を、検
出する絞り弁開度センサ９，エンジンのクランク軸の回
転角度からエンジンの回転速度を検出するクランク角度
角度センサがディストリビュータ１１に取付けられてい
る。またエンジンの排気管に設置されると共に排気ガス
の酸素濃度を検知し、その濃度により燃料量をフィード
バックして目標空燃比にたもつために用いられる酸素濃
度センサ１２，エンジン７に燃料を供給する燃料噴射弁
１３，離散系の数値処理で演算処理を行うマイクロコン
ピュータを内蔵し、前記のセンサ類からの信号を処理し
エンジンの要求する燃料量、点火時期等を計算し、上記
のアクチュエータの出力をするエンジンコントロールユ
ニット１０、から構成される。

【０００８】図１は、本実施例の空燃比制御装置の燃料
制御の制御ブロックを示す。ブロック２０１には、計測
したエンジン回転数、もしくはエンジンの吸入空気量な
どから、エンジンの運転状態を検出している。ブロック
２０２には、前述のブロック２０１で検出されるエンジ
ンの運転状態から、基本燃料噴射量ＴＰを計算している
とともに、ブロック２０４では前述のエンジンの運転状
態から、過渡状態か否かが判定され、ブロック２０５で
過渡時の場合には、燃料量の過渡時補正が演算される。
また、排気センサ出力から、ブロック２０８で、目標空
燃比に保つための空燃比帰還制御で空燃比補正係数を計
算し、ブロック２０９では、ブロック２０８による空燃
比補正係数から、フィードバック偏差量を算出する。ブ
ロック２０６では、前述のブロック２０５による過渡時
燃料補正量とから、学習値寄与率を演算し、ブロック２
０７でブロック２０６と、２０９の偏差量とから、学習
値が更新される。ブロック２０７による学習値と、ブロ
ック２０８での空燃比補正係数と、ブロック２０２の基
本燃料噴射量ＴＰとから、ブロック２０３の燃料噴射量
演算手段でエンジンに供給する燃料量ＴＩが演算され
る。

【０００９】次に図３の図（ａ）は従来技術による現
象、図（ｂ）は、本発明の効果を示したものである。そ
れぞれに、空燃比フィードバック補正量αと学習値，過
渡補正量ＴＲＮとの関係により、従来技術による学習値
の更新結果と、本発明による更新結果を比較している。
まず、図３−（ａ）により説明する。図（ａ）は所定の
運転領域から、Ａ点でスロットルを操作して加速し、過
渡状態に入った後、スロットル開度一定で、所定の運転
領域で、定常運転を行った場合で、未だ学習されていな
い状態を示し、図（ａ）′は（ａ）と同一の運転領域
で、２回目の運転をした状態を示したものである。ま
ず、（ａ）では、エンジンの運転状態が平衡状態からス
ロットル開度の操作により、Ａ点で、過渡を含んで、次
の平衡状態（定常状態）に変化すると、空燃比フィード
バック係数；αは、排気センサの出力（本実施例では、
Ｏ₂センサの出力での演算結果を示している。）に従っ
て演算される。この時、αの変化によって、αの基準値
１.０からのフィードバック偏差量を例えば、４回のＰ
−Ｐ値の平均から算出する。この偏差に相当する所定量
を、エンジン運転状態から分割された領域毎における、
前回の学習値に加減算して、新たな学習値へ更新する。
従来技術では、学習値を修正する偏差量(βｃ１)を求め
るために、定常を判定するため、同一の分割領域に継続
して存在している状態（ＴＭ１時間）を待って偏差量
（βｃ１）を算出するか、または、過渡補正量の状態に
関係なく、燃料の増減量補正分を含んだ状態で、求めら
れた偏差量（βｃ１＋βｄ）をそのまま使用するため、
学習する頻度が低下したり、学習値の精度が低下する。
また、図（ａ）′は（ａ）と同一運転状態を繰り返した
場合を示したものであるが、定常で（ａ）により学習さ
れた値（β′ｃ１）を使用しても、過渡時のずれ分（β
ｄ）は修正されないままとなり、エンジン機差，部品ば
らつきによる過渡時のずれ分を、いつまでも吸収できな
いという現象が問題となる。

【００１０】これに対して、本発明では、図(ｂ)に示す
ように、定常状態のみで学習を行うのではなく、Ａ点
で、スロットル開度の変化、または、充填効率の変化を
検出することにより、過渡状態を判定し、過渡状態に応
じた過渡時燃料補正量(ＴＲＮ)が算出され、噴射量Ｔｉ
に加算される。このとき、過渡状態でもフィードバック
の偏差量（βｔ）が算出された時点で、その時の過渡燃
料補正量の絶対値から、図４に示す、あらかじめ設定さ
れた学習寄与率を算出することにより、偏差量（βｔ）
を、定常学習分（Ｋｋｃ）と過渡学習分（Ｋｋｔ）の割
合で分離し、偏差量から該当する領域の学習値を、定常
時学習補正係数（ＫＬｃ），過渡時学習補正係数（ＫＬ
ｔ）を、ＫＬｃ(new）＝βｔ×Ｋｋｃ＋ＫＬｃ(old）、ＫＬｔ(new）＝βｔ×Ｋｋｔ＋ＫＬｔ(old）または、 βｔ×（１−Ｋｋｃ）＋ＫＬｔ(old） (new）；今回計算値，(old）；前回記憶値により値を更新する。このため、定常状態を待つ必要が
無く、更新が可能となり、(ｂ)′に示すように、(ｂ)と
同一の運転状態を繰り返した場合は、たとえ、過渡時で
も、過渡補正による影響度を考慮しているため、過渡状
態と判定されたＡ点からは、該当する領域の過渡時学習
補正係数(βｔ′)が使用され、過渡時のずれ分が修正さ
れないままとなることはない。また、過渡時燃料補正量
が０となるＢ点では、定常と判定されて、以降の学習値
は定常時学習補正係数（βｃ１′)が使用されるため、
定常状態での学習もエンジン機差、部品ばらつきを吸収
できる。

【００１１】次に図５は、学習の領域分割を示したもの
である。（１）は過渡時学習補正係数（ＫＬｔ）の領域
分割例で、（ａ）の如く、排気規制を考えて、エンジン
冷却水温が２０℃から１００℃付近までカバーできるよ
うにエンジン冷却水温のテーブル分割で学習値を更新
し、記憶する方法、さらには（ｂ）に示すように、エン
ジン負荷に対して、領域を分割し、エンジン冷却水温
と、エンジン負荷に応じた、マップ学習領域に分割する
方法でもよい。また、（２）には、定常時学習補正係数
（ＫＬｃ）の領域分割を示す。本実施例では、エンジン
回転数と、エンジン負荷に応じたマップ学習領域に分割
する方法をとっているが、さらに簡素化して、吸入空気
量によるテーブル分割、エンジン回転数、またはエンジ
ン負荷によるテーブル分割としてもよい。次に、図５
(３)は本実施例による燃料噴射量(Ｔｉ)の演算式を示し
たものである。燃料噴射量（Ｔｉ）は、基本噴射量（Ｔ
ｐ）と各種補正係数(Ｋｃ)，空燃比フィードバック係数
(α)，過渡時燃料補正量(ＴＲＮ），無効噴射幅（Ｔ
ｓ），学習補正係数（ＫＬｃ，ＫＬｔ）により、（３）
式で算出される。本実施例では学習補正係数を（１＋Ｋ
Ｌｃ），(１＋ＫＬｔ）で行っているが、係数そのもの
を直接α、ＴＲＮにかけてもよい。また本実施例では加
速側のみを説明しているが、もちろん減速時の場合も同
様に、領域分割して、過渡と定常に分離して学習補正係
数を演算できる。

【００１２】図６は、本発明のフローチャートの１例を
示す。まず、４０ｍｓで計算されるルーチンでは、ステ
ップ１０１で排気センサの出力から、空燃比フィードバ
ック係数αを算出し、その後、ステップ１０２で、過渡
か定常かを判定する。ステップ１０２で定常と判定され
れば、ステップ１０３へ進み、定常の該当領域を検索す
る。一方ステップ１０２で過渡と判定された場合は、ス
テップ１０４へ進み、過渡の該当領域を検索して、分割
されたどの領域にいるのかをチェックする。次にステッ
プ１０５で同一領域に停滞しているかを判定し、同一領
域に停滞していると判定されれば、ステップ１０６へ進
み、αのピークがｎ回反転したかどうかを監視する。反
転した回数が所定回あれば、ステップ１０７で、ピーク
値の平均値とαの基準値１．０との差分から偏差量を算
出する。算出結果と、その算出された時点の過渡時補正
量（ＴＲＮ）とから、ステップ１０８で、学習の寄与率
を検索し、次にステップ１０９で、定常、過渡それぞれ
の領域でどの領域にいるかを再度エリア選択する。ステ
ップ１１０で、定常時学習補正係数（ＫＬｃ）をステッ
プ１０８で求めた学習寄与率検索値と、フィードバック
偏差量とから、算出し、更新する。次にステップ１１１
でも同様に、過渡時学習補正係数(ＫＬｔ)をステップ１
０８で求めた学習寄与率検索値と、フィードバック偏差
量とから、算出し、更新する。

【００１３】一方、１０ｍｓで計算されるルーチンで
は、まずステップ１２０よりエンジン回転数とエンジン
回転数とから基本噴射量（Ｔｐ）を算出する。次にステ
ップ１２１で、スロットル開度や充填効率などの変化か
ら、過渡状態かを判定する。この結果、過渡と判定され
た場合はステップ１２２で、過渡時燃料補正(ＴＲＮ)を
算出する。次にステップ１２３では、過渡時学習補正係
数（ＫＬｔ）を読み出す。一方ステップ１２１で定常と
判定された場合は、ステップ１２４へ進み、定常時学習
補正係数（ＫＬｃ）を読み出す。次にステップ１２５で
空燃比フィードバック係数αを読み出し、ステップ１２
６では燃料噴射量Ｔｉを算出する。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、過渡状態を判定する手
段と、前記過渡状態に応じて算出される過渡時燃料補正
量演算手段とを設け、前記過渡時燃料補正量演算手段に
よる補正量の状態に応じて、定常時学習補正項と、過渡
時学習補正項との補正の寄与率を、定常時学習補正係数
分と、過渡時学習補正係数分との総和が１となるような
特性を有する学習値寄与率演算手段によって、定常時学
習補正項と、過渡時学習補正項とに分離して学習補正係
数を演算する手段を設けることにより、過渡状態でもあ
る程度の定常状態の学習が可能であり、少ない定常状態
でも学習値の精度を向上させることが可能となる。ま
た、過渡時の学習補正により、過渡の空燃比ずれが補正
でき、過渡時の空燃比制御性を向上させることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンジンの空燃比学習制御の制御ブロ
ック図である。

【図２】本発明のエンジンの全体の構成図である。

【図３】本発明の実施例説明図である。

【図４】本発明の学習寄与率演算手段の例である。

【図５】本発明のエンジンの空燃比学習制御の学習分割
の例である。

【図６】本発明のエンジンの空燃比学習制御のフローチ
ャートの例である。

【符号の説明】

３…Ｈ／Ｗセンサ、９…絞り弁開度センサ、１０…エン
ジンコントロールユニット、１２…酸素濃度センサ、１
３…燃料噴射弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの運転状態を検出する手段と、エ
ンジンの運転状態から基本燃料噴射量を演算する手段
と、排気系に設けた排気センサにより、空燃比を検出
し、目標空燃比にフィードバック制御するための、空燃
比フィードバック制御手段と、エンジン運転状態によ
り、空燃比フィードバック制御の制御量と基準値からの
偏差を小さくするように学習値を演算する学習補正係数
演算手段と、前記基本燃料噴射量演算手段と、フィード
バック制御手段と、学習補正係数演算手段とにより、燃
料噴射量を算出するエンジンの空燃比学習制御装置にお
いて、過渡状態を判定する手段を設け、定常時学習補正
項と、過渡時学習補正項とに分離して学習補正係数を演
算する学習補正係数演算手段を有することを特徴とする
エンジンの空燃比学習制御装置。
【請求項２】エンジンの運転状態を検出する手段と、エ
ンジンの運転状態から基本燃料噴射量を演算する手段
と、排気系に設けた排気センサにより、空燃比を検出
し、目標空燃比にフィードバック制御するための、空燃
比フィードバック制御手段と、エンジン運転状態によ
り、空燃比フィードバック制御の制御量と基準値からの
偏差を小さくするように学習値を演算する、学習補正係
数演算手段と、前記基本燃料噴射量演算手段と、フィー
ドバック制御手段と、学習補正係数演算手段とにより、
燃料噴射量を算出するエンジンの空燃比学習制御装置に
おいて、過渡状態を判定する手段と、前記過渡状態に応
じて算出される過渡時燃料補正量演算手段とを設け、前
記過渡時燃料補正量演算手段による補正量の状態に応じ
て、定常時学習補正項と、過渡時学習補正項との補正の
寄与率を演算する学習値寄与率演算手段と、前記学習値
寄与率演算手段に応じて、定常時学習補正項と、過渡時
学習補正項とに分離して学習補正係数を演算する学習補
正係数演算手段を有することを特徴とする、エンジンの
空燃比学習制御装置。
【請求項３】前記学習値寄与率演算手段は、定常時学習
補正係数分と、過渡時学習補正係数分との総和が１とな
るような学習値寄与率特性を有することを特徴とする、
エンジンの空燃比学習制御装置。