JPS59136535A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野〕 本発明は内燃機関の空燃比制御方法に係り、特に、電子
式燃料噴射装置が搭載された自動車などの車両において
、エンジ／の負荷に応じて混合気の空燃比を制御するの
に好適な内燃機関の空燃比制御方法に関する。

〔従来技術〕

電子式燃料噴射装置が搭載された自動車などの車両にお
いて、エンジン回転速度と吸入空気量から定甘りエンジ
ンの負荷状態を示す工／シン負荷領域を、排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素淡度セ／すの検出出力に基づい
て混合気の空燃比を理論空燃比近傍にフィードバック制
御するフィードバック領域と、酸素濃度センサの検出出
力罠よらず燃料増量による過湿空燃比に混合気をオープ
ンループ制御するオーブンルーズ領域とに分けて定め、
工／ジ／回転速度と吸入空気敏とから工／ジ／の負荷が
いずれの領域に属するかによって混合気の空燃比を制御
することが従来から行なわれていた。

混合気のを燃比を理論空燃比近傍にフィードバック制御
すれば、排気ガス中に含まれる一蹴化炭素、炭化水素、
窒素酸化物の有害ガスを無害カニば化炭系、水蒸気、壁
糸に清浄化することができる、又燃料増量による過濃を
燃比ｙｃ混合気をオープンループ制御すれば、高負荷時
に排気温か許容限度を越えるのを抑制できるとともに、
エンジン出力をｉ＋＞めることかできる。

又、従来の空燃比制（１１１１方法を適用したシステム
においでは、二／ジ／の運転状態がフィードバック領域
からオーブンルーズ領域に一移行したとき、フィードバ
ック領域の空燃比に対するフィートノシック補正値を中
′必修として記憶学習された学習値を基に、オーブンル
ーズ領域における空燃比を制御することも従来から行な
われていた。即ち、フィードバック領域における運転が
行なわれた後、登板走行のような高負荷によるオーブン
ルーズ領域の運転に移行したときただ単にオーブンルー
ズ領域における空燃比制御を行なったのでは、オープン
ループ領域におけるベース空燃比が登板するにつれて振
くなりすぎ、失火によってトルりが低下する恐れがβつ
だ。そこで、従来から、フィードバック領域における空
燃比に対するフィートノくツク補正値の中心値として、
記憶学習された学習値を基にオープンループ領域におけ
る箪燃比を制御し、登板走行などの高負荷時の運転が円
滑に行なえるようにされていた。しかも、登板走行にお
いてはフィードバック領域とオープンループ領域におけ
る運転が交互に繰り返されることが多いので、フィード
バック領域における学習値を基にオープンループ領域に
おける空燃比制御を一行なえば、登板走行にる運転を円
滑に行なうことができる。

しかし、従来の方法が適用されたシステムにおいては、
フィードバック領域匡おける学習値がそのま丑オープン
ルーズ領域における空燃比制御に適用されていたので、
フィードバック領域の運転が行なわれているときＶ？−
醒紫濃朋セ／す（以下０２セ／すと称する）の検出出力
が異常となったとき、その学習値を基にオープ／ル−プ
領域における空燃比制御を行なうと、排気温か許容限界
を越えたりあるいは空燃比がオーバリツ′ｒ（過濃）と
なって燃焼が失火しトルクが低下したりするという問題
があった。

例えば、第１図の（ａ）に示されるように、男−プ／ル
ープ領域における運転によって０２セ／すの素子温か不
安定温度、例えば７００℃を越えたままフィードバック
領域の運転に移行し、さらＶｃＯ２セ／すの素子温か安
定しないうちにオーブンルーズ領域の運転に移行すると
、０２センサの検出出力が（ｂ）図に示されるようにオ
ーノソ１ノツチの状態となって変化する。そのため、（
ｃ）図に示されるように、フィートノくツク領域におけ
るフィードバック補正値ｆ　　（Ａ／Ｆ）がり−／（希
薄）側にずれるとともに、学習値Ｇ’（Ａ／Ｆ）もリー
ン側にずれた領が記憶学習される。このときのフィード
バック領域における空燃比Ａ　／　Ｐ’は、（ｄ）図匡
示されるようにり−／側にずれたイ直となる。このよう
カ状態からメープ／ル−フ゛領域の運転に移行し、学習
値ａ　（Ａ／Ｆ）を基にメーーフ。

／ループ領域における空燃比制御を行なうと、（Ｃ）図
の実線で示されるように、オーン°／ル−フ。

領域における空燃比に対する補正値が、正常運転を行な
うときの空燃比に対する標準補正値よりも低くなり、（
ｄ）図の実線で示されるようＫ、オープンルーズ領域に
おける空燃比Ａ　／　Ｆか正常運転を行なうときの標準
空燃比よりも低い状態で制御される。この結果、オープ
／ル−プ領域の運転に移行しても充分な燃料増量が行な
われないので、（ｅ）図の実線で示されるように排気温
か許容限界を越えることがあった。

又、Ｗ、２図の（ａ）に示されるように、アイトリフグ
状態での運転が継続され、０２センサの素子温か不活性
温度、例えば３６０℃以下に座った１ま登板走行などの
高負荷によるオープンループ領域の運転に移行すると、
（ｂ）図に示されるように、０２セ／すの検出出力かリ
−／ｌｉｌにずれた後急激にリッチ側にずれる。そのた
め、（Ｃ）図に示されるようにフィードバック補正値ｆ
　（Ａ／Ｆ）が４票準値からリッチ側に急激に１′れる
とともに、破線で示される学習値ｃ、（Ａ／Ｆ）もフィ
ードバック補正値ｆ　　（Ａ／Ｆ）とともｌこリッチ側
にすれる。このときの空燃比Ａ　／　Ｆは、（ｄ）図に
示されるように、理論空燃比近傍の値からリッチ１ｌｌ
ｌｌ　Ｋずれる。この結果、（ｃ）図に示されるような
学習値Ｇ　（Ａ／Ｆ）を基にオープンループ領域におけ
る空燃比制御を行なうと、（ｅ）図の実線で示されるよ
うに学習値Ｇ（Ａ／Ｐ”）が変化するのでオープンルー
プ領域における空燃比Ａ／Ｆが（ｄ）図の実線で示され
るように変化する。このような空燃比制御が継続される
と、空燃比Ａ／Ｆが燃料の失火及びトルフタ゛つ／の限
界値を越えることになる。

このように従来の制御方法では、フィードバック領域に
おける学習値を基にオープンループ領域における空燃比
制御を行なうと、フィードバック領域における運転が行
々われでいるときに０２セ／すの検出出力が異常となっ
たときにはオープンループ領域における運転時に排気温
か許容限界を越えたり、ちるいはＦルクが低下したりす
るといつ問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたものであり
、その目的は、工／ジ／の運転状態がフィードバック領
域からオープンループ領域に移行したときフィードバッ
ク領域における学習値を基にオープンループ領域におけ
る空燃比制御を行なうシステムにおいて、フィードバッ
ク領域における運転時に０２セ／すの検出出力が異常と
なってもオープンループ領域の運転時にエンジン性能が
低下することなく良好な空燃比制御が行なえる自撚機関
の空燃比制御方法を提供することにある。。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するために、本発明は、工／ジ／の運転
状態がフィードバック領域からオープンループ領域に移
行したとき、フィードバック領域における空燃比に対す
るフィードバック補正値の中心値として記憶学習された
学習ｆｌヲ基に、Ｊ−ズ／ルーグ領域Ｙこおける空燃比
を制御するシステムにおいて、エンジンの運転状態がフ
ィードバック領域からオープンループ領域に移行したと
き、前記学習値とフィードバック補正値の標塾補正値と
を比較し、前記学習値と、前記標準補正値とが異なると
き前記学習値を、記憶学習されるときの時定数よりも大
きい時定数で前記標準補正値に漸次近づけ、前記標準補
正値に近似していく学習値を基に、オープンループ領域
における空燃比を制銅１するようにしたことを特徴とす
る。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第３図には、本発明を適用したシステムの構成が示され
ている。

第３図において、工／ジ／１０の吸気系にはエアフロメ
ーク１２、スロットル弁１４などが設けられており、エ
アフロメータ１２を介して吸入された空気がスロットル
弁１４を介してインテークマニホールド１６に供給きれ
、燃料噴射弁１８から噴射される燃料と混合する５、混
合気は吸入弁２０を介して燃焼室２２に供給され、シリ
ンク゛ヘッド２４に設けられた点火プラグ２６によって
燃焼され排気弁２８を介して排気系に排出される。

排気系には、排気ガス中の酸系濃度を検出する０２　七
／−！Ｊ−３０が設けられておシ、この０２セ／ザの検
出出力に基づいて、後述する制御装置によって混合気の
空燃比が理論空燃比近傍にフィードバック制御されると
、排気糸に設けられる三元触媒（図示省略）により排気
ガス中に含寸れる有害ガスか浄化されて排出される。

シリ／り゛ブロック３２には、エンジン水温を検出する
水温センサ３４が設けられている。

又、イグナイタ３６からの点火信号を各気筒に分配する
ディス）　ＩＪピユータ３８には気筒判別セ／す４０、
回転角セ／す４２が内蔵されている。

工／ジ／の各柚運転状態を検出する０２セ／す３０など
の各種セ／すの検出出力は制御装置４４に供給される。

。 第４図には、制御装置４４にマイクロコンピュータを用
いた場合の構成が示されている。

制（財）装置４４は、第４図に示されるようにｃＰｔＪ
５０、ＲＡＭ５２　　ＲＯＭ５４、人出力ボート５６．
５８、出カポ−）６０，６２、Ａ／Ｄ変換器６４、マル
チプレクサ６６、駆動回路６８．７０、波形整形回路７
２、入力回路７４がら構成されており、ＣＰＵ５０．Ｒ
ＡＭ５２、ＲＯＭ５４、人出力ボート５６．５８、出力
ポートロｏ。

６２がそれぞれバスライ／７６で接続されている。

エアフロメータ１２、水温セ／す３４の検出出力はマル
チプレクサ６６、Ａ／Ｄｉ換器６４を介して入出力ポー
ト５６に供給される。気筒判別セ／す４０、回転角セ／
す４２の検出出力は波形整形回路７２を介して人出力ポ
ート５８に供給される。又、０２セ／す３０の検出出力
は入力回路７４を介して入出力ボート５８に供給される
。

イグナイタ３６は、出力ポートロ０、駆°動回路６８を
介して供給される制御信号によりディストリビュータ３
８に点火信号を供給することができる。燃料噴射弁１８
は、出力ポートロ２、駆動回路７０を介して供給される
制御信号によシ燃料噴躬時間を制御することができる。

又、ＲＯＭ５４には、フィードバック領域及びオープン
ルーズ領域において空燃比を補正するための設定値の数
値データ、エンジン回転速度と吸入空気量から定まりエ
ンジンの負荷状態を示す工／ジン負荷領域を、オープン
ルーズ領域とフィードバック領域とに分けたマツプデー
タや、フィードバック領域及びオープンルーズ領域にお
ける各種運転状態に応じた空燃比に対応づけられた燃料
噴射時間の数値データが格納されている。

ここで、本発明は、工／ジ／の運転状態がフィードバッ
ク領域からオープンループ領域に移行したとき、フィー
ドバック領域における空燃比に対するフィードバック補
正値の中心値として記憶学習された学習値と標準補正値
とを比較し、前記学習値と前記標準補正値とが異なると
き、前記学習値を記憶学習されるときの時定数よりも大
きい時定数で前記標準補正値に漸次近づけ、前記標準補
正値に近似していく学習値を基に、オープンルーズ領域
における空燃比を制御することを特徴としたところから
、本実施例におけるＲ　ＯＲ／ｌ　５４には、前記標準
補正値の数値データが格納されており、ＲＡＭ５２には
前記学習値及びフィードバック補正値が格納される。

又、本実施例においては、エンジン回転速度と吸入空気
量とからエンジノ負荷領域を設定したので、制御装置４
４は、吸入空気量を検出するエアフロメータ１２、エン
ジン回転速度を検出する回転角セ／す４２の検出出力に
より、工／ジン負荷がフィードバック領域りるいはオー
プンルーズ領域に属するか否かの判定を行なうこととし
ている。

そして、制御装置４４は、エアフロメータ１２、回転角
セ／す４２の検出出力により、工／ジン負荷がフィード
バック領域に属すると判定したときに、０２セ／す３０
の検出出力に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比近傍
にフィードバック制御し、排気ガス中に含まれる有害ガ
スを浄化することができる。又、エンジン負荷がオープ
ンループ領域に属すると判定したときには、燃料増量に
よる過隷空燃比に混合気をオーダ／ループ制御し、燃料
増量によって高負荷時に排気温か許容限度を越えるのを
抑制することができるとともに、エンジン出力を高める
ことができる。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作用を説明す
る。

第５図のフローチャートには、第３図に示されるシステ
ムに本発明を適用した場合の時間割り、込みルーチ／が
示されている。

第５図において、まずステップ１００において、エア７
０メータ１２、回転角セ／す４２の検出出力を取り込み
、エンジノ負荷領域を示すマップテ−夕を基に、エンジ
ン負荷がフィードバック領域に属するか否かの判定を行
なう。このスーテップで’Ｙ　Ｅ　Ｓと判定され、エン
ジン負荷がフィードバック領域に属するときにはステッ
プ１０２に移る。

ステップ１０２においては混合気の空燃比を理論空燃比
近傍にフィードバック制御するために、０２セ／す３ｏ
の検出出力かリ一／（希ｍ）が否かの判定を行なう。こ
のステップでＹＥＳと判定された場合にはステップ１０
４に移り、前回得られたフィードバック補正値ｆ　（Ａ
／Ｆ）ｉ−１に設定値０．００１を加算し新たなフィー
ドバック補正ｆ＋ｉｆ　（Ａ’／Ｆ’）　ｉを算出する
。一方、ステップ１０２でＮｏと判定された場合にはス
テップ１０６に移り、前回得られたフィードバック補正
値ｆ　（Ａ／Ｆ）ｉ−１から設定値ｏ、ｏｏｘを減ｘし
新たなフィードバック補正値ｆ　（Ａ／Ｆ）４を算出す
る。

工／ジ／の負荷がフィードバック領域に属するとき踵は
、ステップ１００，１０２、ステップ１０４又はステッ
プ１０６の処理が継続され、新たなフィードバック補正
値ｆ　（Ａ／Ｆ）６の数値データがＲＡＭ５２に格納さ
れる。

ステップ１０４，１０６の処理の後はステップ１０８に
移る。ステップ１０８においては、前回得られた学習値
Ｇ　（Ａ／Ｆ）“ｉ　−１を１５倍したものにステップ
１０４又は１０．６で算出されたフィードバック補正値
ｆ　　（Ａ／Ｆ）ｉを加算し、これらの数値を１６で除
したものを、フィードバック領域における空燃比に対す
るフィードバック補正値の中心値として記憶学習される
学習値Ｇ　（Ａ／Ｆ）ｉとして算出する。この学習１直
Ｇ　（Ａ／Ｆ）ｉはＲＡＭ５２に格納される。

次にステップｌｌ０Ｋ移り、ステップ１１０においては
、エアフロメータ１２、回転角セ／ザ４２の検出出力に
基づいて算出される基本燃料噴射時間τと、ステップ１
０４又は１０６の処理に基づいて検出される補正値ｆ　
（Ａ／Ｆ）とを積算したものをフィードバック領域Ｖこ
おける燃料噴射時間τとして算出しメインルーチ／の処
理に移る。

メイ／ルーチ／においてはステップ１１０で算出された
燃料噴射時間τに基づいて燃料噴射弁１８が制御される
。そして混合気の空燃比が理論空燃比近傍にフィードバ
ック制御され排気ガス中に含まれる有害ガスが浄化され
て排出される。

一方、ステップ１００においてＮＯと判定され、工／ジ
／の運転状態がフィードバック領域からオーダ／ループ
領域に移行したときにはステップ１１２に移る。ステッ
プ１１２においては、ステップ１０８で算出された学習
値Ｇ　（Ａ／Ｆ）が、標準補正値、例えば１より大きい
が否かの判定をなう。このステップでＹＥＳと判定され
た場合にはステップ１１４に移り、前回得られた学習値
Ｇ（Ａ／Ｆ）ｉ−１から設定値ｏ、ｏｏｏｏｉを減算し
、新たな学習値Ｇ（Ａ／Ｆ）ｉを算出する。

一方、ステップ１１２でＮＯと判定されたときにはステ
ップ１１６に移り、前回得られた学習値Ｇ　（Ａ／Ｆ）
　　ｉ−Ｉ　Ｋ設定値０．００００１を加算し、新たな
学習値Ｇ（Ａ／Ｆ）ｊを算出する。ステップ１１４又は
ステップ１１６で算出された学習値Ｇ（Ａ／Ｆ）ｊはＲ
ＡＭ５２に格納され一次、にステップ１１８の処理に移
る。ステップ１１８においては、エアフロメータ１２、
回転角セ／す４２の検出出力に基づいて算出される基本
燃料噴射時間τと、ステップ１１４又はステップ１１６
で算出された学習値Ｇ（Ａ／Ｆ”）とが積算されオープ
／ルーグ領域における燃料噴射時間τを算出する。この
後メインルーチ／の処理に移り、ステップ１１８で算出
された燃料噴射時間τに基づいて燃料噴射弁１８が制御
される。このときの空燃比は、ステップ１０８で算出さ
れた学習値Ｇ　（Ａ／Ｆ）が標準補正値１に漸次近づく
値で制御される。即ち、ステップ１００でＮＯと判定さ
れフィードバック領域からオーダ／ループ領域に移行し
、ステップ１０８で算出された学習値ａ　（Ａ／Ｆ）が
標準補正値１よりも大きい場合にはステップ１００．１
１２．１１４．１１８の処理が継続され、学習値ａ　（
Ａ／Ｆ）が漸次１に近つくように制御される。そのため
、第２図に示されるように、フィードバック領域の運転
が行なわれているときに０２セ／す３０の検出出力が異
常となり、この異常による学習値を基にオーブンループ
領域の運転に移行しても（Ｃ）図の破線で示されるよう
に、学習値Ｇ　（Ａ／Ｆ）が漸次標準補正値に近似され
る。この結果、（ｄ）の破線で示されるように、０２セ
／すの検出出力が異常になった後登板走行などの隅負荷
によるオーブンループ領域における運転が継続されても
、空燃比Ａ／Ｆが、燃料の失火及びトルクダウ／を示す
空燃比の限界値を越えることはない。

又、ステップ１１２でＮｏと判定されたときにはステッ
プ１００．１１２．１１６．１１８の処理が継和ｌ二さ
れ、ステップ１０８で算出された学習値Ｇ　（Ａ／Ｆ）
が漸次標準補正１１〆１に近つき、この近似していく学
習値を基にオーブンループ領域における空燃比制御が行
なわれる、そのため、第１図に示されるように０２セン
サ３０の累子温か不安定温度を越えた状態のオープンル
ープ領域からフィードバック領域の運転に移行し、さら
に０２セ／ザ３０の温度が不安定のままオーブンループ
領域の運転に移行しても、第１図の（ｃ）の破標準補正
値に近づく。そのため（ｄ）の破線で示されるように、
オーブンループ領域における空燃比Ａ／Ｆも漸次標準空
燃比に近づくので、フィードバック領域における運転時
に０２セ／すの検出出力が異常となり、この異常による
フィードバック補正値を記憶学習した学習１１を基にオ
ーブンループ領域における空燃比制御を行かつても、（
ｅ）図の破線で示されるように、排気温が許容限界を越
えることはない。

このように本実施例においては、工／ジ／の運転状態が
フィードバック領域からオーブンループ領域に移行した
とき、フィードバック領域における学習値を標準補正値
に漸次近け、この標準補正値に近似していく学習値を基
に、オーブンループ領域における距燃比制御を行なうよ
うにしたので、フィードバック領域の運転が行なわれて
いるときに０２センナの検出出力が異常となり、異常値
が学習値として記憶されても、オーブンループ領域の運
転時に、排気温が許容限界を越えたｐ、あるいは燃料失
火によってトルクが低下したりするのを防止することが
できる。

又本実施例においては、ステップ１０４．１０６．１０
８において学習値が算出されるときの時定数よりも、ス
テップ１１４．１１６で学習値が標準補正値に近似され
るときの時定数の方が大きいので、′＋Ｍ準補正補正値
似した学習１直を基にオーブンループ領域における空燃
比制御ｊを行なう場合、免燃比制御を円滑に行なうこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、工／ジ／の運転状態がフィードバ
ック領域からオーブンループ領域に移行したとき、フィ
ードバック領域における免燃比に対するフィードバック
補正値の中心値として記憶学習された学習値と、標準補
正値とを比較し、前記学習値と前記標準補正値とが異な
るとき、前記学習ｔ　ｆ：　、記憶学ｔ１されるときの
時定数よりも大きい時定数で前記標準補正値に漸次近づ
け、前記標準補正値に近似した学習値を基に、オーブン
ループ領域における空燃比音制御するようにしだので、
フィードバック領域における運転が行なわれているとき
ＫＯ２センザの検出出力が異常となり、異常となった学
習値を基にオーブンループ領域における空燃比制御を行
なっても、オーブンル−プ領域における運転時に排気温
か許容限界値を越えたり、あるいは燃料の失火によって
トルクが低下したりするのを防止することができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）〜（ｅ）は０２セ／すの温度が不安定温
度を越えたときの空燃比制御を説明するための工／ジ／
特性図、第２図の（ａ）〜（ｄ）には０２センサの温度
が不活性温度以下に低下したときの空燃比制御′Ｉ１．
１１を説明するためのエンジノ特性図、第３図は本発明
を適用した内燃機関のシステム構成図、第４図は第、３
図に示す’１１１）脚装置の構成を説明するだめの構成
図、第５図は第３図に示されるシステムに本発明を適用
したときの作用を説明するためのフローチャートである
。 １０・・・工／ジ／ １２・・・エアフロメータ １８・・・燃料噴射弁 ３０・・０２セ／す ３４　水温セ／す ４０・・気油判別セ／す ４２・・回転角セ／ザ ４４・制御装置 代理人　鵜　沼　辰　之 （ほか２名） 第１図 時Ｍ　□ 第２図 時間□ 第３図 第４図 ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転速度と吸入空気量とから定まり工／
   ジ／の負荷状態を示すエンジン負荷領域を、排気ガス中
   の酸素酸度を検出する、酸素龜度センサの検出出力に基
   づいて混合気の空燃比を理Ｈａ２燃比近傍にフィードバ
   ック制御するフィードバック領域と、酸素濃度セ／すの
   検出出力によらず燃料増量による過凛空燃比に混合気を
   オーダ／ループ制御するオープンループ領域とに分けて
   定め、エンジン回転速度と吸入空気量とからエンジンの
   負荷が前記いずれの領域に属するかによって混合気の空
   燃比を制御し、かつ、工／ジ／の運転状態がフィードバ
   ック領域からオープンループ領域に移行したとき、フィ
   ードバック領域における空燃比に対するフィードバック
   補正値の中心値として記１，４学習された学習値を基に
   、オープンループ領域における空燃比を制御する内燃機
   関の空燃比制御方法において、工／ジ／の運転状態かフ
   ィードバック領域からオープンループ領域に移行したと
   き、前記学習値とフィードバック補正値の標準補正値と
   を比較し、前記学習値と前記標準補正値とが異なるとき
   、前記学習値を記憶学習されるときの時定数よりも大き
   い時定数で前記標準補正値に漸次近づけ、前記標準補正
   値に近似していく学習値を基に、オープンループ領域に
   おける壁燃比を制御することを特徴とする内燃機関の空
   燃比制御方法。