JPS60101243A - 内燃機関の学習制御装置 - 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】 く技術分野〉 本発明は内燃機関運転時に行われる各種フィードバック
制御における学習制御装置に関する。

く背景技術〉 この種の学習制御装置としては、たとえば電子制御燃料
噴射式内燃機関の空燃比フィードバック制御に用いられ
るものがある。

これについて説明すると、電子制御燃料噴射式内燃機関
においては燃料噴射量Ｔｉ　（燃料噴射弁を駆動するた
めの開弁パルス幅）は次式によって定められる。

Ｔｉ　＝Ｔｐ　ｘＣ（）ＥＦｘα＋’ｒｓここに、’ｒ
ｐは基本噴射量でＴｐ＝ＫｘＱ／Ｎと表わされ、Ｋは定
数、Ｑは我人空気流量、Ｎは機関回転速度である。Ｃ０
ＢＦは各種運転状態から定まる補正係数、αは後述する
空燃比フィードバック制御（以下λコントロールと記す
）のためのフィードバック補正係数である。そして、Ｔ
ｓは電圧補正弁で、バッテリ電圧の変動を補正するため
のものである。

λコントロールは、排気系に０２　センサを設けて実際
の空燃比を検出し、空燃比が理論空燃比より濃いか薄い
かをスライスレベルにより判定し、シリンダに供給され
る混合気が理論空燃比となるように燃料の噴射量を制御
するものであり、このため、前記の空燃比フィードバッ
ク補正係数αというものを定めて、このαを変化させる
ことにより理論空燃比が実現されろようにするものであ
る。

ここで、空燃比フィードバック補正係数αの値は比例積
分制御（ＰＩ副制御Ｉｃより変化させ、安定した制御と
している。

すなわち、０２センサの出力とスライスレベルとを比較
し、０２センサの出力がスライスレベルよりも太き（（
小さく）空燃比が濃い（薄い）場合には、急に空燃比を
薄く（濃く）することなく。

始めに比例分だけ下げて（上げて）、それから積分分ず
つ下げて（上げて）いき、空燃比を漸次薄く（濃く）す
るように制御する。

ただし、λコントロールを行わない領域ではα＝１に同
定し、各柚補正係数Ｃ０ＥＦの設定により所望の空燃比
を得るようにする。

ところで、λコントロール領域でα＝１としたときに得
られる空燃比すなわちベース空燃比を理論空燃比（λ＝
１）に設定することができればフィードバック制御は不
安なものであるが、実際には構成部品（たとえばエアフ
ローメータ、燃料噴射弁＋フレツシャｖギュレータ、コ
ントロールユニット）のバラツキや経時変化、燃料噴射
弁のパルス幅対流量特性の非直線性、運転条件や環境の
変化等の要因で、ベース空燃比のλ−１からのズレが生
じるので、前述したようにαの値な比例積分制御により
変化させλ＝１となるようにフィードバック制御してい
る。

しかし、ベース空燃比のλ＝１からのズレは運転領域毎
に異なり、換言すればλ＝１を得るためのαの値が運転
領域毎に異なるから、この差が大きい場合には運転領域
が変化したときに空燃比をフィードバック制御によりλ
＝１に整定するまでに時間がかかる。

その結果−三元触媒の転換効率の悪い空燃比で運転がな
されることになり、触媒の貴金属量の増大によるコスト
アップの他触媒の劣化に伴う転換効率の更なる悪化によ
り触媒の交換を余儀なくされるという問題点が生じる。

そこで、α＝１のときの空燃比すなわちベース空燃比を
λ−１にするように学習補正係数α。を導入し、このＣ
０を各運転状態においてα＝１のときλ＝１となるよう
にする。そして、これにより運転状態変更に伴うベース
空燃比の段差を小さくして、空燃比がλ−１からズして
いる期間を短くし、触媒にかかる費用低減を図るベース
空燃比の学習制御装置が考えられた。

すなわち、第１図に示すように横軸に機関回転速度Ｎ、
縦軸に機関負荷を表わす基本噴射量Ｔｐをとり、両軸を
所定個数に区分する平行線群により運転領域（以下学習
エリアと記す）群を形成し、各学習エリアにおけるベー
ス空燃比がλ＝１となるような学習補正係数α０のマツ
プを設ける。このＣ０のマツプは具体的には、たとえば
マイクロコンピュータのＲＡＭなどのデータ記憶手段上
に設けられるものである。

そして、この学習補正係数α０により基本噴射量Ｔｐを
次式の如く補正して噴射量Ｔｉを定める。

Ｔｉ　＝ＴｐＸＣＯＢＦ’ＸαＸα０＋Ｔｓここで、学
習補正係数α０の学習（更新）は次の手順で進める。

１）機関運転状態を表わすＮ　、　’ｒｐが１つの学習
エリア内に継続して留まるとともに、酸素センナの出力
が所定回数反転したときは機関および空燃比制御が定常
状態にあると判定して。

そのときのαを検出する。

１１）前記定常な機関運転条件に対応する学習エリア内
に現在までに学習され記憶されているα０を検索する。

１１１）このαとα０　よりα０＋△α／Ｍの値をめ、
その結果を新たなα０　として前記学習エリア内のα０
の記憶を更新する。なお、△αは基準値αｌからの偏差
量を示し、△α＝α−α１であり、基準値α１は一般に
は１．０となる。また、Ｍは更新の重み付けを行うため
の定数である。

ところが５機関運転状態を表わすＮおよびＴｐの値には
通常ある程度の変動が伴い、ＮまたはＴｐの変動の中心
値が学習エリアの境界近傍にあるときは、この変ｔｒｈ
ＴｔｃよりＮまたはＴｐの値が前記学習エリア外の値を
一時的にとることがある。このため、定常状態の判定の
基準として１）に記したようにＮおよびＴｐの値が継続
して一つの学習エリア内に留まるという条件を採用して
いる場合圧は、本来宗常状態にあると判定されるべきも
のが定常状態に無いと判定されてしまうことになり、学
習補正係数更新の機会が失われる。すなわち、学習エリ
アの境界近傍の運転領域において定常状態（ただし一時
的な変動は伴う）となったときは学習がなされないこと
になり、学習の効率が低下する。

これを避けるために通常の運転モードが学習エリアの中
央に位置するように学習エリアを設定することが考えら
れるが、異なった運転モードに対してはやはり前記不都
合が生じ、根本的な解決策とはいえない。

また、このような不都合は空燃比制御におけるフィード
バック制御に限らず内燃機関運転時のフィードバック制
御において上記の如き学習制御を行うもの一般に生ずる
不都合である。

〈発明の目的〉 本発明はこのような問題点に注目してなされたもので、
上記の如き内燃機関の学習制御において学習補正係数の
更新がすべての運転惟域において確実になさねるような
学習制御装置を提供することを目的とするものである。

〈発明の概要〉 このために本発明では第２図に示すように、制御対象量
を目標値に追随させるためのフィードバック補正量を決
定する手段と、該手段によって決定されたフィードバッ
ク補正量を制御の進行に応じて修正するだめの学習補正
係数の値を決定する手段と、該手段によって決定された
学習補正係数の値を予め区分さねた運転領域に対応させ
て記憶する手段とを備えた内燃機関の学習制御装置にお
いて、機関運転状態を表わす複数個のデータなサンプリ
ングする手段と、該手段がサンプリングした前記複数個
のデータの散布度を検出する手段と、匡 該手段の検出する前記複数個のデータの散布が所定値以
下の場合は、前記複数個のデータの代表値が含まれろ運
転領域に対応して記憶されている前記学習補正係数の値
を更新する手段とを設けた学習制御装置を構成し、前記
目的の達成を図るものである。

く実　施　例ン Ｊン、下に本発明を第３図に示す一実施例に基づき説、
明す石。ｔ【お、このものは前述の電子制御燃料噴射式
内燃機関の空燃比フィートノくツク制御における学習制
御に本発明を適用したものである。

すなわち、図において１はＣＰＵ、２はＰ−ＲＯＭ、３
は学習補正係数記憶手段としてのＣＭＯ８−ＲＡＭ、４
はアドレスデコーダである。なお、ＲＡＭ３に対しては
キースイッチオン後も記憶内容を保持させるためバック
アップ電源回路な使用する。

燃料噴射量制御のためのＣＰＵ１へのアナログ入力信号
としては、熱線式エアフローメータ５からの吸入空気流
量信号、スロットルセンサ６からのスロットル開度信号
、水温センサ７からの水温信号、０□センサ８からの排
気中酸素濃度信号、バッテリ９からのバッテリ電圧があ
り、これらはアナログ入力インターフェース１０および
Ａ／Ｄ変換器１１を介して入力されるようになっている
。

１２はＡ／Ｄ変換タイミングコントローラである。

デジタル入力信号としては、アイドルスイッチ１３、ス
タートスイッチ１４およびニュートラルスイッチ１５か
らのオン・オフ信号があり、これらはデジタル入力イン
ターフェース１６を介して入力されるようになっている
。

その他、クランク角センサ１７からのたとえば１８０°
毎のリファレンス信号と「毎のポジション信号とがワン
ショットマルチ回路１８を介して入力さねるようＫなっ
ている。また、車速センサ１９からの車速信号が波形整
形回路２０を介して入力されるようになっている。

ＣＰＵ１からの出力信号（燃料噴射弁への駆動パルス信
号）は、電流波形制御回路２１を介して燃料噴射弁２２
に送られるようになっている。

次に、このものの作用を第４図に示すフローチャートに
従って説明する。

Ｓｌで吸入空気流情、クランク角等の各種データが読込
まれる。つまりこの過程Ｓ１が第２図に示す機関運転状
態表示データサンプリング手段に対応するものである。

次いでＳ２ではＳｌで読込まれた吸入空気流量Ｑと、同
じ＜８１で読込まれたクランク角センサ１７からの信月
によって得られる機関回転速度Ｎとから基本噴射量Ｔ　
ｐ　（−Ｋ　Ｘ　Ｑ／Ｎ　）を演算する。

Ｓ３ではＳｌで読込まれた機関運転状態に基づいてＣ０
ＥＦが算出される。

Ｓ４では０２センサ８からの出力とスライスレベルとを
比較して比例積分制御により空熔比フィードバック補正
係数αを設定する。この過程Ｓ４が第２図におけるフィ
ードバック補正量決定手段に対応するものである。

Ｓ５ではバッテリ９のバッチＩＪ　’４圧に基づいて電
圧補正分子ｓを設定する。

Ｓ６では機関回転速度Ｎと、このルーチンの前回の作動
において読込まれた機関回転速度Ｎｆとの差の絶対値が
設定値ΔＮと比較さ才する。そして、該絶対値がΔＮ頃
下である場合は機関回転速度Ｎの変動が小さいと判断し
、Ｓ７へ進む。

Ｓ７ではＳ２で演算された基本噴射量Ｔｐと、このルー
チンの前回の作動において演算された基本噴射量Ｔｐｆ
との差の絶対値が設定値△Ｔｐと比較される。そして、
該絶対値が△Ｔｐ以下である場合には機関負荷の変動が
小さいと判断しＳ８へ進み、機関運転状態が所定の小変
動域に何回連続して留まるかを示すカウンタ■の値を１
増加する。

一方、８６．８７の判定における前記条件が満足されな
いときは、機関運転状態の変動が太きいと判断し、Ｓ９
でカウンタ■の値をゼロクリアした後に８２１へ進む。

８１０ではカウンタ■の値が１であるが否か、すなわち
機関運転状態が定常状態に入った直後であるか否かが判
定され、Ｉ＝１のときは８１１へ進み後述する意味を持
つ酸素センサ８の出力の反転回数のカウントを開始する
。一方、■が２以上の場合は８１１をバイパスし、直接
８１２へ進む。

Ｓ１２では前記カウンタＩの値が所定値Ｉｓと比較され
、■がＩｓ以上となった場合、つまり、前回の運転状態
と所定の変動幅内に留まることがＩｓ回以上連続した場
合にはデータのバ之ツキすなわち散布度が小さく、運転
状態が定常状態に達したと判定して、Ｓ１３へ進み８１
１で開始した０２センサ８の出力の反転回数のカウント
を終了する。一方、８１２で工がＩｓに達していない場
合にはＳ２１へ進む。以上から明らかなように、過程８
６，８７．８８．８９および８１２が、第２図に示すデ
ータ散布度検出手段に対応するものである。

８１４では８１３でカウント終了した０２センサ８の出
力の反転回数を所定値と比較する。ここに、０２センサ
８の出力は空燃比がλ＝１から偏倚している制御の過度
状態においては、スライスレベルをよぎることがなく反
転することはない。

つまり、８１４の比較において０２センサ８の出力が所
定回数反転した場合には制御が定常状態にあることを示
すものであり、このときは８１５へ進む。　一方、この
条件が満されないときは、Ｓ１６でカウンタ■をゼロク
リアした後８２１へ進む。

８１５では運転状態が所定の変動幅内に連続してＩｓ回
留まる間のフィードバック補正係数αの平均値ｄを算出
する。そして、８１７では同じ期間内の回転速度Ｎと基
本噴射量Ｔｐの平均値Ｎ。

Ｔｐを算出する。

８１８では８１７で算出されたＮ　、’ｒｐにより学習
補正係数α０をＲＡＭ３に記憶させたマツプより検索し
、８１９ではα。←α。＋（α−α１）／Ｍなろ数式に
より新たな学習補正係数α０を決定する。そして、８２
０ではとのα。をＮ　、’ｒｐに対応するマツプのエリ
アに記憶する。ここで％Ｎ。

′６の値が２以上のエリアの境界値と等しい場合には、
α。の値を前記２以上のエリアに記憶する。

すなわち、過程８１９が第２図の学習補正係数決定手段
に、過程８２０が同図の学習補正係数記憶更新手段に対
応するものである。

このようなα。の更新方法によれば、Ｎ、Ｔｐの値が学
習エリアの境界近傍にあり、従来の方法ではα。の更新
が行えなかったような場合でも、α。の更新が可能とな
り、学習効率の向上が図らｊろ。

８２１ではＳｌで読込まれたデータから決定された機関
回転速度Ｎおよび基本噴射量Ｔｐから学習補正係数α０
が検索され、このα０を用いてＳ２２で １″Ｉ＝Ｔｐ×Ｃ０ＥＦ×α×αＯ＋ＴＳブよる式によ
り、燃料噴射蓋Ｔｉを算出する。そして、このＴ１に相
応する駆動パルス信号が電流波形制御回路２１を介して
燃料噴射弁２２に所定のタイミングで与えられる。

なお、機関運転状態を表わすデータの散布度の検出は、
本実施例の方法とは別にマイクロコンピュータの記憶容
量に余裕があれば前記データの分散または標準偏差によ
ってもよいことは勿論である。また、更新さねた学習補
正係数α０の記憶エリアを決定するための前記データの
代表値としては、平均値に限らず中央値、最頻値等を使
用してもよい。

さらに、本発明はアイドルスピード制御９息火時期制御
、ディーゼル機関等の噴射時期制御における学習制御に
も適用され、同様の効果を奏するものである。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば機関運転状態を表
わす複数個のデータを時系列的にサンプリングし、該デ
ータの散布度が所定値より小さい場合には、該データの
代表値が含まれる運転領域に対応して記憶させた学習補
正係数を更新するようにしたから、すべての運転領域に
おいて確実に学習補正係数の更新がなされろこととなり
、学習効率の向上が図らねろものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は学習エリアの構成の一例を示す図、第２図は本
発明の構成を示すブロック図、第３図は本発明の一実施
例のノ・−ドウエア構成図、第４図は同上の作動過程を
示すフローチャートである。 １、・・ＣＰＵ　３・・・ＲＡＭ　５・・・エアフロー
メータ　６・・・スロットルセンサ　８・・・０２セン
サ１７・・・クランク角センサ 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　蕩二雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象量を目標値に追随させるためのフィード
   バック補正量を決定する手段と、該手段によって決定さ
   れたフィードバック補正量を制御の進行に応じて修正す
   るための学習補正係数の値を決定する手段と、該手段に
   よって決定さ４た学習補正係数の値を予め区分された運
   転領域に対応させて記憶する手段とを備えた内燃機関の
   学習制御装置において、機関運転状態を表わす複数個の
   データをサンプリングする手段と、該手段がサンプリン
   グした前記複数個のデータの散布度を検出する手段と、
   該手段の検出する前記？Ｎ数個のデータの散布度が所定
   値以下の場合は、前記複数個のデータの代表値が含まれ
   る運転領域に対応して記憶されている前記学習補正係数
   の値を更新する手段とを設けたことを特徴とする内燃機
   関の学習制御装置。
2. （２）サンプリングされた複数個のデータの散布度を検
   出する手段は、散布度をサンプリングされたデータが前
   回サンプリングされたデータを含む所定幅の区間内に含
   まれることが連続する回数として検出するものである特
   許請求の範囲第１項記載の内燃機関の学習制御装置。