JPS62210237A - 燃料噴射式エンジンの空燃比制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料噴射式エンジンにおいて空燃比センサー
の出力に基づく燃料噴０１ｆｆｌの補正についての学習
値を演算するようにした空燃比制御装置に関するもので
ある。

（従来技術） 従来より、燃料噴射式エンジンにおける空燃比制御装置
として、燃料噴射量を空燃比センサー出力に基づいてフ
ィードバック制御するとともに、このフィードバック補
正値に基づいて学習値を求め、フィードバック制御の応
答性を向上するようにした技術は、例えば、特開昭５７
−２１０１３７号に見られるように公知である。

しかして、上記のように学習値を求めて学習制御を行う
際に、従来の学習値の記憶は、充填量とエンジン回転数
によってフィードバック領域を分割し、分割された各領
域毎に学習値を記憶するようにしている。しかし、この
ように学習値を充填口とエンジン回転数をパラメータと
する２次元マツブに記憶づると、この学習値の演算によ
って過渡時にＪ３けるフィードバラフグ１域の空燃比誤
差は低減されるが、このフィードバック領域での学習値
をリーン領域もしくはエンリッチ領域に反映してこれら
の領域における制御精度を向上しようとした時には、フ
ィードバック領域に比べて空燃比誤差が大ぎくなるもの
である。

すなわら、上記空燃比の誤差は、噴射弁のパルス幅と噴
射量との特性および吸気ｉセンサーの検出出力と吸入空
気のとの特性が単に直線的に変化するものではないこと
により生じるものであり、エンリッチ領域に反映する学
習値は学習した領域と反映する領域とでは、充填ｍおよ
びパルス幅の両方が異なり両者の誤差要因を含んだもの
となり、一方、リーン領域への反映では充＊ｆｆｉは同
一であるがパルス幅が異なることから噴射弁特性に基づ
く誤差要因を含んで正確な学習補正値からずれた値とな
るものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、全運転領域において正確な学
習値を使用して空燃比制御の精度を向上ηるようにした
燃料噴射式エンジンの空燃比制御５ｇ　ｌ／を提供りる
ことを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の空燃比制御装置は、エンジンの吸入空気ＦＩ）
を検出づる吸入空気量検出手段の出力に基づいて基本噴
射面決定手段で基本燃料噴射ωを決定し、混合気の空燃
比を検出する空燃比センサーの出力に基づいて予め設定
した空燃比にすべく燃料噴射量の補正値を補正手段で決
定し、この補正手段の出力に基づいて学習手段で学習値
を演算し、最終噴（）Ｊｆｉｔ決定手段によって噴射弁
に印加する最終噴射パルスを前記基本燃料噴射量、補正
値、学習値に基づいて決定する一方、前記学習手段によ
る学習値を噴射パルス幅と吸入空気量検出手段の出力値
とをパラメータとした２次元マツプに記憶する学習値記
憶手段を備えたことを特徴とするものである。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。

エンジン１の吸気通路２に配設した燃料噴射弁３から所
定の燃料を噴射供給して供給空燃比を調整する空燃比調
整手段４を設け、この空燃比調整手段４は噴射弁３に印
加するＲ終噴射パルスを決定する最終噴ｔＡｆｉ決定手
段５の信号を受けて、所定の時期に所定のパルス幅を有
する燃料噴射パルスを噴射弁３に出力するものである。

この最終噴ｏ１母決定手段５は、基本噴射面決定手段６
、補正手段７および学習手段８による学習値を記憶した
学習値記憶手段１２からの信号等をそれぞれ受けて最終
噴射パルスを演算するものである。

基本噴ＤＪ　ｆａ決定手段６は、エンジン１の吸入空気
量を検出ηる吸入空気分検出手段９の出力を受け、吸入
空気ｍ等に基づいて基本燃料噴射量を決定する。補正手
段７は、エンジン１に供給された混合気の空燃比を排気
通路１０の排気ガス成分等から検出する空燃比センサー
１１の出ツノを受（ブ、この空燃比センサー１１の出力
に基づいて、例えば前記最終噴射全決定手段５の出力に
対応して予め設定した空燃比にフィードバック補正すべ
く燃料噴ＤＪ　ｆｆｉの補正値を決定する。また、学習
手段８は、上記補正手段７の出力を学習し、その補正Ｉ
Ｕの基準値からの＠差データに基づく学習値を演算する
ものである。

前記学習手段８によって求めた学習値は、学習値記憶手
段１２により、航記最終噴射量決定手段５による噴射パ
ルス幅と吸入空気量検出手段９の出力値すなわち吸入空
気量とをパラメータとした２次元マツプに記憶するもの
である。そして、エンジンの運転状態に応じて上記学習
値記憶手段１２のマツプから該当する領域の学習値を求
める。

前記最終噴射量決定手段５は、鍛縮噴射パルスを前記基
本燃料噴射量、補正値および学習値等に基づいて決定す
る。

（発明の効果） 本発明によれば、補正手段により空燃比センサー出力に
基づいて補正値を演算するのに伴って学習値を演算し、
この学習値を噴射パルス幅と吸入空気量とをパラメータ
とするマツプに記憶するようにしたことにより、フィー
ドバック領域の学習値をエンリッチ領域もしくはリーン
領域に反映する場合においても、吸入空気口および／ま
たは噴射パルス幅が同一の領域の学習値を反映させるこ
とができる。

したがって、空燃比誤差の要因となる噴射弁特性の誤差
および／または吸入空気最検出特性の誤差要因をなくす
ことができ、正確な学習値を使用して、設定空燃比への
燃料噴射Ｒの制御の応答性、収束性を向上することがで
き、広い範囲において精度のよい空燃比制御を行うこと
ができ、良好な運転性、エミッション性、燃費性等が得
られるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第２図は空燃比制御装置を備えた燃料噴射式エンジンの
全体構成図である。

エンジン１の燃焼室１５に吸気を供給する吸気通路２に
は、噴射弁３が配設されて燃料が供給調整される。この
噴射弁３は吸気通路２のサージタンク２ａ上流の集合部
分に１つ配設され、各気筒の吸気行稈に対応して燃料を
噴射する。

この吸気通路２には、吸入空気量を検出する吸気量レン
ザー１７が介装されている。一方、燃焼室１５からの排
気ガスを排出する排気通路１０には、空燃比センサー１
１が配設されている。

航記噴射弁３からの燃料噴射量によってエンジン１の燃
焼苗１５に供給する空燃比を調整づるものであり、この
噴射弁３による燃料噴）１はコントロールユニット１８
から出力される制御信号によって制御される。

ト記コントロールユニット１８にはエンジン１の運転状
態を検出するために、前記吸気最センサー１７からの吸
気凹信号、クランク軸１６の回転を検出するクランク角
センサー１９からのエンジン回転信号、前記空燃比セン
サー１１からの空燃比信号、およびバッテリ２０からの
バッテリ電圧信号がそれぞれ入力され、エンジン１の運
転状態に応じて燃料噴射量を制御するものである。

イしＣ１上記コントロールユニツ１〜１８は、第１図の
各手段の機能を有し、吸入空気量に基づく基本燃料噴射
量を求め、フィードバック条件の場合には空燃比センサ
ー１１の出力に基づく供給空燃比が設定空燃比となるよ
うにフィードバック補正を行うとともに、このフィード
バック補正の補正値（フィードバック係数）を学習して
学習値を求め、上記多値に基づいて最終噴射パルスを決
定し、所定時期に噴射弁３に噴射パルスを出力して燃料
噴射を行うものである。また、上記学習値を噴射パルス
幅と吸入空気量（吸入量センサー出力）とをパラメータ
とする２次元マツプの所定領域に記憶するように制御す
るものである。

第３図は上記コントロールユニット１８の内部構成を示
し、このコントロールユニット１８は、ＣＰＵ　２２、
ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４　（バッテリバックアップ）を
備えるとともに、入力回路２５、マルチプレクサ２６Ｊ
−３よびＡ／Ｄ変換器２７を介して吸気口センサー１７
の吸入空気量信号、空燃比センサー１１の空燃比信号お
よびバッテリ２゜の電圧が入力される。さらに、ＣＰＩ
Ｊ２２にはクランク角センサー１９の信号が入力回路２
８を介して割込み信号として入力されるとともに、カウ
ンタ２９からの信号が入力される。そして、制御結果と
して、タイマ３０によって設定された噴射時間を有する
燃料噴射制御信号が駆動回路３１を介して噴射弁３に出
力されるものである。

上記コントロールユニット１８の作動を、第４図ないし
第６図のフローチャートに基づいて説明する。このフロ
ーチャートにおいては、フィードバック領域でフィード
バック制御を行い、そのフィードバック補正係数に基づ
いて学習値を各学習ゾーンで求め、学習が完了するとリ
ーン制御に移行するものである。

第４図はバックグラウンドルーチンで、スタート後、ス
テップＳ１でイニシャライズを行った後、ステップＳ２
で後述のインタラブドルーチンによって求めたエンジン
回転周期Ｔｏ　　（ＴＤＣ周期）からエンジン回転数Ｎ
ｅを計算する。ステップＳ３で吸入空気ｆｆ１Ｑａを入
力し、この吸入空気１ｉＱａとエンジン回転数Ｎｅとに
より予め設定しであるマツプ等に基づいて理論空燃比に
対応する基本噴射ｆｆ１Ｔｂを算出する（Ｓ４）。なお
、係数Ｋｉは吸気ｍセンサー１７と噴射弁３の特性をマ
ツチングするものである。

続いて、ステップＳ５およびＳ６で、フィードバック制
御を行わないエンリッチ領域にあるか否かを判定する。

すなわち、ステップＳ５で１回転当りの吸入空気ＩＱａ
　／Ｎｅ　　（充填量）が設定値）（ｅｒを越えている
か否かを判定し、ステップＳ６でエンジン回転数Ｎｅが
設定値Ｎｅｒを越えているか否かを判定し、少なくとも
一方の判定がＹＥＳの時がエンリッチ領域であり、ステ
ップ８１０に進んでエンジン回転数Ｎｅと充１ａｆｆｉ
Ｑａ　／Ｎｅのマツプからエンリッチ係数Ｃｅｒ（基本
空燃比に対するリッチ化係数）を算出する。そして、ス
テップ８１１でこのエンリッチ係数Ｃｅｒと基本噴射量
Ｔｂとにより噴射パルス幅Ｔａｒの計算を行った後、学
習を行わないように学習カウンタ等をクリアする（３１
２）とともに、フィードバック補正を行わないようにフ
ィードバック係数Ｃｆｂを１に設定する（Ｓ１３）。

一方、前記ステップＳ５およびＳ６の判定がＮＯで学習
領域にある場合には、ステップＳ７で学習フラグＦｌｃ
が１にセットされているか否かで学習の完了を判定し、
学習が完了していないＮＯの場合にはステップ８１８以
降のフィードバックおよび学習ルーチンに進む。一方、
学習が完了してステップＳ７の判定がＹＥＳの時には、
ステップＳ８でエンジン回転数Ｎｅと充填ｍＱａ　／Ｎ
ｅのマツプから対応するリーン係数Ｃ１ｎ（基本空燃比
に対するリーン化係数）を算出し、ステップＳ９でこの
リーン係数Ｃ１ｎと前記基本噴射ＩＴｂとにより噴射パ
ルス幅Ｔａｆの計算を行ってリーン制御に移行するもの
である。

続いて、上記エンリッチ領域およびリーン領域のいずれ
の場合も、ステップ８１４で噴射パルス幅Ｔａｆと吸気
量センサー１７の出力すなわち吸入空気量Ｑａのマツプ
から対応する学習値Ｃ１ｃを読み込む。

上記学習値Ｃｌｎを記憶しているマツプは、第７図に例
示するように、噴射パルス幅Ｔａｆと吸気量センサー出
力Ｑａをパラメータとした運転領域を３３の各ゾーンｚ
ｒ＋ｍに分割してそれぞれのゾーンの学習値Ｃｎｌ１１
を記憶するものであり、太線枠外の高パルス領域および
高吸気】領域におりる１３のゾーンがエンリッチ領域で
、このエンリッチ領域以外の太線枠内の２０のゾーンが
学習領域でフィードバック制御に基づく学習値の演算を
行い、その値をエンリッチ領域に反映するものである。

その他の斜線領域はエンジンの運転が不能な非動作ゾー
ンである。

また、ステップ８１５でバッテリ電圧ｖｂを入力し、ス
テップＳ１６でバッテリ電圧ｖｂのテーブルから基本無
効噴射時間１”ｖを求める。この無効噴射時間Ｔｖは、
噴射パルスを出力してから実際に噴射を開始するまでの
時間であり、バッテリ電圧ｖｂの大きざに応じて変化す
る。

続いて、ステップ８１７で最終噴射パルスＴ＋の演算を
行う。この最終噴射パルスＴｉは、前記噴射パルス幅Ｔ
ａｆに対し、学習値Ｃ１ｃと後述のフィードバック係数
Ｃｆｂを掛け、基本無効噴射時間ＴＶと無効噴射時間の
学習値Ｔ　ＶＩＣを加算して求めるものである。

次に、前記ステップＳ７の判定がＮｏで学習が完了して
いない場合には、ステップＳ１８に進んで噴射パルス幅
Ｔａｆを基本噴射ＩＴｂに設定する。

そして、ステップ８１９でこの噴射パルス幅Ｔａｆと吸
入空気ｍＱａとから第７図に基づく学習ゾーンＺｎｍを
算出し、ステップ８２０で今回の学習ゾーンＺｔ＋ｍが
前回の学習ゾーンＺ　ｎｍ’　と同一ゾーンであるか否
か判定する。同一ゾーンのＹＥＳ時にはそのままステッ
プ８２３に進む一方、ゾーンが変更したＮｏの場合には
、ステップＳ２１で学習カウンタＣｎＯおよび学習レジ
スタＲ１ｒ、Ｒｒｌをクリアし、ステップ８２２で前回
学習ゾーンＺ　ｎｎ＋’の更新を行った後にステップＳ
２３に進む。

ステップ８２３は空燃比センサー出力ＶＯの入力を行う
ものであり、このセンサー出力ＶＯを基準値ｖｔｈと比
較しく８２４）、検出空燃比が基準空燃比よりリッチ（
’　Ｙ　Ｅ　Ｓ　＞かリーン（Ｎｏ）かを判定する。検
出空燃比がリッチな場合には、ステップＳ２５で前回の
センサー出力Ｖ　ＯＬ　を上記基準値ｖｔｈと比較し、
前回もリッチであったか否かを判定する。この判定がＮ
Ｏでリーンからリッチに反転した時には、ステップ８２
６で学習のために、この反転時のフィードバック係数Ｃ
ｆｂ（ピーク値）のリーン側累計Ｒ１ｒの計算を行い、
学習カウンタＣｎｏのインクリメントを行う（３２７）
。

そして、ステップ８２８で供給空燃比をリーン側に移行
するようにフィードバック係数Ｃｒｂを所定値ΔＣ減算
し、前回空燃比センサー出力Ｖ　ＯＪ　の更新を行う（
８３３）。また、上記ステップＳ２５の判定がＹＥＳで
、検出空燃比が前回も今回もリッチな場合には、ステッ
プ８２８でフィードバック係数Ｃｆｂを小さくする。

一方、検出空燃比がリーンで前記ステップＳ２４の判定
がＮｏの場合には、ステップ８２９で前回のセンサー出
力Ｖｏ’　を基準値ｖｔｈと比較し、前回はリッチであ
ったか否かを判定し、この判定がＹＥＳでリッチからリ
ーンに反転した時には、ステップＳ３０で学習のために
この反転時のフィードバック係数Ｑｆｂ（ピーク値）の
リッチ側累計Ｒｒｌの計算を行い、学習カウンタＣｎＯ
のインクリメントを行う（８３１）。そして、ステップ
Ｓ３２で供給空燃比をリッチ側に移行するようにフィー
ドバック係数Ｃｆｂを所定値Δｃ　７＋１１算し、前回
空燃比センサー出力Ｖｏ’　の更新を行う（８３３）。

また、上記ステップ８２９の判定がＮｏで、検出空燃比
が前回も今回もリーンな場合には、ステップ８３２でフ
ィードバック係数Ｃｆｂを大きくする。

次に、ステップ８３４で学習カウンタＣｎＯのカウント
数すなわちフィードバック係数Ｃｆｂの累計回数が所定
値２Ｎｌ　　（偶数）に達した否かを判定し、所定回数
２Ｎ１に達するまでは、このステップ８３４のＮｏ判定
により前記ステップＳ１４に進んでフィードバック時の
最終噴射パルスＴｉを演算（Ｓ１７）Ｌ、てフィードバ
ック制御およびピーク値の累計を行う。

上記学習カウンタＣｎＯのカウント数が所定値２Ｎ１に
達し、ステップ８３４の判定がＹＥＳとなって学習条件
が成立すると、第５図のルーチンのステップ８３５に進
んで、累計ピーク値の平均値（ＲＩｒ＋Ｒｒｌ）／２Ｎ
１すなわち今回の学習値でもって、該当する学習ゾーン
ｚｎｍの学習値Ｃｎｍの１／８を更新し、ステップＳ３
６で対応する学習ゾーンＺｎｍの学習回数Ｎ１１ｌ１１
をインクリメントし、さらに、学習カウンタおよびレジ
スタＣ口（＋、Ｒ１ｒ。

Ｒｒｌをクリアする（８３７）。上記ステップＳ３５で
学習値Ｃｎｍを所定比率１／８で更新するのは、ノイズ
等による学習値の急激な変化に伴う大きな空燃比変動を
避けるために行っている。

ステップ８３８ないしステップ８４５は、第７図におけ
る学習ゾーンの学習値をエンリッチゾーンに反映するに
ついて、まず、太線枠内の各学習ゾーンの学習回数Ｎｎ
ｌが所定値Ｎ２以上となっているか否かを順にステップ
８４１で判定し、全部の学習ゾーンの学習回数Ｎｎｆｆ
１が所定回数Ｎ２となるとステップ８４５の判定がＹＥ
Ｓとなってステップ３４６に進むものであり、学習回数
Ｎｎｍが所定値Ｎ２に達するまでは学習を繰返すもので
ある。

また、ステップ８４６ないしステップＳ５５は、太線枠
内の各学習ゾーンｚｎｍの学習値０ｎＩ１１が、吸入空
気ＩＱａが一定のゾーン間で許容差ＫＩＣの範囲内で等
しい値にあるか否かを、順次縦方向（第７図）に学習値
の差を取ってステップ８５１で判定するものであり、縦
方向の値がそれぞれ等しくなるとステップ８５５の判定
がＹＥＳとなってステップ８５９で学習完了フラッグＦ
ｌｃを１にセットする。

一方、縦方向の学習値が許容差Ｋｌｃを越えて異なると
、ステップＳ５１のＮｏ判定によりステップ８５６に進
んで、吸入空気ＩＱａが一定の学習ゾーンのうちパルス
幅Ｔａｒが最も小さい基準学習値に対してパルス幅の大
きいゾーンの学習値が大きいか否かを判定する。このス
テップ３５６の判定がＹＥＳで基準学習値が小さい場合
には、ステップ３５７で無効噴射時間学習値Ｔｖｌｃを
所定値６丁小さくする一方、ステップ８５６の判定がＮ
Ｏで基準学習値が大きい場合には、ステップ８５８で無
効噴射時間学習値Ｔｖｌｃを所定値６丁大きくして縦方
向の学習値Ｃｎｍが等しい値となるように修正するもの
である。

すなわち、吸入空気ｆｆ１Ｑａが等しいゾーンすなわち
吸気量センサー１７の特性誤差がＯとなる場合に、噴射
弁３の噴射パルス幅と噴射量との特性は、無効噴射時間
Ｔｖと静的噴射最によって定まり、無効噴射時間ＴＶが
正しいと学習値はパルス幅に対して等しい値となり、そ
の値はパルス幅と噴射量との傾きを示すことになること
から、前記のように無効噴射時間７’ｖを修正して学習
値Ｃｎｍを等しくすると、噴射弁３の両特性の２つの誤
差を共に学習したことになる。

学習が完了してステップ８５９で学習完了フラッグＦｌ
ｃがセットされると、ステップ８６０ないしステップ８
７０で上記学習ゾーンの学習値を移して各エンリッチゾ
ーンの学習値Ｃｎｍを設定し、反映させるものである。

まず、噴射パルス幅丁ａｆの大きいゾーンおよび小ざい
ゾーンには、ステップ８６１，８６３．８６６で吸入空
気ｆｆ１Ｑａが等しい学習ゾーンの学習値を移し、吸入
空気ｍＱａの大きいエンリッチゾーンに対しては、ステ
ップ８６８でパルス幅の等しい学習ゾーンの学習値を使
用してその変化口に対応して設定している。

上記のようにして第７図に示すマツプの各ゾーンに正確
な学習値を記憶し、この値をエンジンの運転状態に対応
して前記ステップ８１４で読み込み、ステップ８１７で
の最終噴射パルス幅Ｔ１の計算に使用するものである。

第６図は上死点ＴＤＣ毎のインタラブドルーチンであり
、割込みスタート侵、ステップ８７１でカウンタ２９の
カウンタ値から前回のＴＤＣから今回のＴＤＣまでの時
刻ｔ１を読込み、前回の時刻ｔ２とによってＴＤＣ周期
ＴＯを演算しく８７２）、前回時刻ｔ２の更新を行う（
８７３）。そして、ステップＳ７４で燃料噴射を行うべ
く、タイマ３０にバックグラウンドルーチンで求めた最
終噴射パルスＴ１を出力し、所定時期に噴射を開始し、
Ｔｉ後に噴射を終了するものである。

上記実施例によれば、学習値Ｃｒ＋ｍの演算および記憶
を噴射パルス幅Ｔａｆと吸気量センサー１７の出力すな
わち吸入空気量Ｑａをパラメータとする２次元マツプの
各分割ゾーンＺｎｍに対応して行うことにより、フィー
ドバック制御の補正値から求めた理論空燃比に対応する
学習値Ｃｎｍをエンリッチ領域およびリーン領域に反映
するについて、その反映過程における噴射弁特性および
吸気量センサー特性に基づく誤差を低減した状態で行う
ことができる。ずなわら、学習値そのものを求める時に
等吸入空気量ゾーン間での学習値が等しくなるように無
効噴射時間時間を調整していることから、リーン領域に
反映する場合には、吸入空気ｆｆ１Ｑａが一定でパルス
幅Ｔａｆが小さくなるが、この関係の学習値は等しいも
のであり、誤差が生じない。

また、エンリッチゾーンに反映する場合には、同様に等
吸入空気量ゾーン間で学習値を移すようにして、誤差の
ない反映ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は本発明の具体例を示す全体構成図、第３図はコ
ントロールユニットの内部構成を示すブロック図、 第４図および第５図はバックグラウンドルーチンを示す
フローチャート図、 第６図はインタラブドルーチンを示すフローチャート図
、 第７図は学習値を記憶するマツプ図である。 １・・・・・・エンジン　　　　　３・・・・・・噴射
弁４・・・・・・空燃比調整手段 ５・・・・・・最終噴射パルス決定手段６・・・・・・
基本噴射】決定手段 ７・・・・・・補正手段　　　　　８・・・・・・学習
手段９・・・・・・吸入空気量検出手段 １１・・・・・・空燃比センサー １２・・・・・・学習値記憶手段 １７・・・・・・吸気量センサー １８・・・・・・コントロールユニット第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出
   手段と、吸入空気量検出手段の出力に基づいて基本燃料
   噴射量を決定する基本噴射量決定手段と、混合気の空燃
   比を検出する空燃比センサーと、空燃比センサーの出力
   に基づいて予め設定した空燃比にすべく燃料噴射量の補
   正値を決定する補正手段と、補正手段の出力に基づいて
   学習値を演算する学習手段と、噴射弁に印加する最終噴
   射パルスを前記基本燃料噴射量、補正値、学習値に基づ
   いて決定する最終噴射量決定手段と、前記学習手段によ
   る学習値を噴射パルス幅と吸入空気量検出手段の出力値
   とをパラメータとした２次元マップに記憶する学習値記
   憶手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射式エンジン
   の空燃比制御装置。