JPS6259220B2

JPS6259220B2 -

Info

Publication number: JPS6259220B2
Application number: JP58066226A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Okino
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1983-04-14
Filing date: 1983-04-14
Publication date: 1987-12-10
Also published as: JPS59196942A; US4552115A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンの空燃比を設定空燃比にフ
イードバツク制御するようにしたエンジンの空燃
比制御装置の改良に関する。

（従来技術）一般に、この種エンジンの空燃比制御装置に
は、通常、理論空燃比を境にON−OFF的に作動
するO₂センサ等、エンジンに供給された混合気
の空燃比を検出する空燃比検出センサが備えられ
ており、該空燃比センサの第３図イに示すような
空燃比信号に基づき燃料供給量を第３図ロに示す
ような所定の閉ループ補正量でもつてリツチ側又
はリーン側に増減制御することにより、エンジン
の空燃比を所定空燃比にフイードバツク制御する
ようにしている。

ところで、上記空燃比のフイードバツク制御に
おいて第３図ロの曲線の傾きすなわち制御利得値
を大きく設定した場合には、O₂センサ出力がリ
ーン側又はリツチ側に反転するまでの時間を短く
でき、応答性の向上を図ることができる反面、補
正量の変動幅が大きくなり、安定性は却つて悪く
なる。一方、制御利得値を小さく設定した場合に
は補正量の変動幅を小さくでき、安定性の向上を
図ることができる反面、O₂センサ出力が反転す
るまでの時間が長くなり、応答性は逆に悪くな
る。したがつて、従来、制御利得値の設定は応答
性と安定性との妥協点に求められており、このた
め、上記従来のものでは応答性と安定性との双方
に優れた空燃比のフイードバツク制御を行い得な
いという欠点があつた。

そこで、従来、運転状態毎に燃料供給量の平均
値を求め、この平均値でもつて予め設定した基本
燃料供給量自体の補正を行うことを繰返すいわゆ
る学習制御を行うことにより、学習回数の増加に
応じて基本燃料供給量を漸次適正なものとして、
空燃比のフイードバツク制御を優れた応答性でも
つて行うようにしたものが提案されている（例え
ば特開昭55−96339号公報等参照）。

（発明の目的）上記技術を背景に、本発明の目的は、空燃比の
フイードバツク制御を上記学習制御の採用による
優れた応答性に加えて優れた安定性をも確保しな
がら行うことにある。

（発明の構成）この目的達成のため、本発明の構成は、学習制
御により空燃比制御の応答性が向上するのに応じ
て制御利得値を漸次小さくすることにより、フイ
ードバツク制御による補正量の変動幅を小さくし
て、空燃比制御の安定性を向上させるようにした
ものである。

第１図は本発明を明示するための全体構成を示
す。第１図において、エンジン１には、該エンジ
ン１に供給された混合気の空燃比を検出する空燃
比検出手段１４と、エンジン１の運転状態を検出
する運転状態検出手段１７とがそれぞれ設けられ
ている。エンジン１への燃料供給量を制御する燃
料供給量制御手段２４は、上記運転状態検出手段
１７の運転状態信号に基づいてエンジン運転状態
に応じた基本燃料供給量を設定する基本燃料供給
量設定手段２１の基本燃料供給量信号を受けると
ともに、上記空燃比検出手段１４の空燃比信号お
よび閉ループ系の制御利得値が予め記憶された制
御利得値記憶手段２０から出力される該制御利得
値に基づいてエンジン１に供給される混合気の空
燃比が設定値になるように上記基本燃料供給量設
定手段２１の基本燃料供給量を補正するための閉
ループ補正量を設定する閉ループ補正量設定手段
２２の閉ループ補正量信号を受け、該閉ループ補
正量信号により上記基本燃料供給量設定手段２１
の基本供給量信号を補正して空燃比をフイードバ
ツク制御し、且つ該閉ループ補正量設定手段２２
の閉ループ補正量信号に基づいて上記基本燃料供
給量設定手段２１の基本燃料供給量を補正するた
めの状態補正量を設定する状態補正量設定手段２
３の状態補正量信号を受け、該状態補正量信号に
より基本燃料供給量設定手段２１の基本燃料供給
量を補正して空燃比を学習制御するものである。
そして、上記制御利得値は、状態補正量設定手段
２３の状態補正量設定回数の増加に応じて制御利
得値記憶手段２０から出力される制御利得値を小
さくする制御利得値変更手段２５により、学習回
数の増加に応じて漸次小さく変更されるものであ
る。

このことにより、本発明では、学習回数の増加
に応じて制御利得値記憶手段２０から出力される
制御利得値を制御利得値変更手段２５により漸次
小さくすることにより、基本燃料供給量が学習制
御により漸次補正値に補正されてゆくのに応じて
フイードバツク制御による補正幅を漸次小さくし
て学習制御により優れた応答性と共に優れた安定
性でもつて空燃比のフイードバツク制御を行うよ
うにしたものである。

（発明の効果）したがつて、本発明によれば、学習制御の採用
と共に、学習回数の増加に応じた制御利得値の漸
次減少変更により、学習制御による優れた応答性
に加えて空燃比制御の安定性を併せて顕著に向上
させることができるので、空燃比の変動幅の縮小
により精度良い空燃比制御ができ、常に排気ガス
浄化を有効に行い得る等実用上優れた効果を有す
る。

（実施例）以下、本発明の技術的手段の具体例としての実
施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明の実施例であるエンジンの空燃
比制御装置の全体構成を示し、１は燃料噴射式エ
ンジンであつて、該エンジン１内にはシリンダ２
が形成され、該シリンダ２内にはピストン３が上
下動自在に嵌挿されているとともに、該シリンダ
２の上方に形成した燃焼室４には吸気ポート５お
よび排気ポート６が連通している。該吸気ポート
５の燃焼室４への開口部には吸気弁７が、また排
気ポート６の燃焼室４への開口部には排気弁８が
それぞれ配設されているとともに、吸気ポート５
には吸気通路９の下流端が、また排気ポート６に
は排気通路１０がそれぞれ接続されている。上記
吸気通路９の吸気ポート５近傍には燃料を噴射す
る燃料噴射弁１１が配設されているとともに、吸
気通路９の途中には吸気量を制御するスロツトル
弁１２が配設され、該スロツトル弁１２上流には
吸気通路９内を流れる吸入空気流量を検出するエ
アフローメータ１３が配設されている。一方、排
気通路１０の途中には、排気通路１０内の排気ガ
ス濃度成分の検出によりエンジン１に供給された
混合気の空燃比を検出するO₂センサよりなる空
燃比検出手段１４が配設され、該空燃比検出手段
１４下流には排気ガスを浄化する触媒装置１５が
介設されている。また、１６はエンジン回転数を
検出するエンジン回転数センサであつて、該エン
ジン回転数センサ１６と上記エアフローメータ１
３とによりそれぞれエンジン１の運転状態を検出
するようにした運転状態検出手段１７を構成して
いる。そして、空燃比検出手段１４の空燃比信
号、エアフローセンサ１３の吸入空気流量信号お
よびエンジン回転数センサ１６のエンジン回転数
信号はそれぞれコントロールユニツト１８に入力
されている。尚、２６はエアクリーナである。

上記コントロールユニツト１８は、その内部
に、第４図に示すようなエンジン回転数とエンジ
ン負荷に対応するエンジン１回転当りに吸入され
る吸入空気量とに応じて区分された減速燃料カツ
ト領域、高負荷領域には領域補正値が記憶されて
いる一方、多数に細分されたフイードバツク領域
には上記空燃比検出手段１４による空燃比の閉ル
ープ制御系の制御利得値P₀、I₀が予め記憶された
RAM１９を備え、該RAM１９により制御利得値
記憶手段２０を構成している。また、該RAM１
９は、上記フイードバツク領域を構成する各区域
毎に、各区域に応じた後述する学習制御の学習補
正項Ｃ_LCおよび学習回数Ｎ_LCを記憶する記憶手段
を兼用している。そして、コントロールユニツト
１８は、第５図に示すフローチヤートに基づいて
エンジン１への混合気の空燃比が設定空燃比（理
論空燃比）となるよう燃料噴射弁１１からの燃料
噴射量を増減制御するように構成されたものであ
る。すなわち、第５図のフローチヤートにおいて
（図中S₀〜S₂₂はステツプ番号を示す）、先ずステ
ツプS₁でエンジン回転数センサ１６およびエアフ
ローメータ１３の各運転状態信号（エンジン回転
数信号および吸入空気流量信号）に基づきエンジ
ン１の運転状態を判定したのち、ステツプS₂でこ
の運転状態が第４図のフイードバツク領域にある
か否かを判別し、フイードバツク領域にないNO
の場合にはさらにステツプS₃で高負荷領域にある
か否かを判別し、高負荷領域にあるYESの場合
にはステツプS₄でエンジン運転状態に応じてエン
ジン回転数信号と吸入空気量信号とを演算処理し
て求めた基本噴射パルスを上記領域補正値によつ
て補正した噴射パルスを噴射制御信号として燃料
噴射弁１１に出力してステツプS₁に戻る。一方、
高負荷領域にないNOの場合すなわち減速燃料カ
ツト領域にある場合には直ちにステツプS₁に戻
る。

そして、ステツプS₂においてフイードバツク領
域にあるYESの場合には、ステツプS₅において
前回と同一区域であるか否かを判別し、同一区域
であるYESの場合には直ちに、また同一区域で
ないNOの場合にはステツプS₆で学習カウンタｔ
の初期値を零に設定したのちステツプS₇に進み、
RAM１９から今回区域の学習補正項Ｃ_LCおよび
学習回数Ｎ_LCを読み出す。さらにエンジン回転数
センサ１６およびエアフローセンサ１３の各信号
に基づき基本噴射パルスを求める。続いて、ステ
ツプS⁸で制御利得値記憶手段２０，RAM１９か
ら出力される制御利得値P₀、I₀にそれぞぞれ上記
学習回数Ｎ_LCの関数ｆ（Ｎ_LC）、すなわち第６図
に示すように学習回数Ｎ_LCの増加に応じて最大値
１から漸次減少する関数を乗じて、学習回数Ｎ_LC
の増加に応じた制御利得値Ｐ、Ｉを減算するとと
もにステツプS₉で上記空燃比検出手段１４の第３
図イに示すような空燃比信号に基づきエンジン１
に供給される混合気の空燃比が設定空燃比になる
よう同図ロに示すような閉ループ補正項Ｃ_FB（閉
ループ補正量）を上記制御利得値Ｐ、Ｉの関数Ｆ
（Ｐ、Ｉ）として演算する。

しかる後、ステツプS₁₀で細分されたフイード
バツク領域ごとに本フローチヤートの処理回数に
応じて得られた複数個の閉ループ補正項Ｃ_FBの極
値の加算値_FBを演算したのちステツプS₁₁で本
フローチヤートの処理回数すなわち学習カウンタ
ｔが所定回数ａであるか否かを判定しYESの場
合には学習時間が経過したと断断して、ステツプ
S₁₃で上記閉ループ補正項Ｃ_FBの加算値_FBにハ
ンチング数（第３図ロの山と谷の数の合計値）の
逆数Ｋを乗じて閉ループ補正項Ｃ_FBの平均値すな
わち学習補正項Ｃ_LCを演算し、これをRAM１９
に記憶する。そして、ステツプS₁₄でRAM１９の
学習回数Ｎ_LCに１を加算し、ステツプS₁₅で学習
カウンタｔをクリアしたのちステツプS₁₆に進
む。一方、ステツプS₁₁で学習カウンタｔが所定
回数ａでないNOの場合にはステツプS₁₂で学習カ
ウンタｔに１を加算したのちステツプS₁₆に進
む。

続いて、ステツプS₁₆以降ステツプS₂₁まで燃料
噴射弁１１の交換等、燃料噴射特性が変化した場
合には学習回数Ｎ_LCを減少させて制御利得値Ｐ、
Ｉを大きくすることにより空燃比の制御応答性を
短期間で向上させるよう安全対策を施す。すなわ
ちステツプS₁₆において空燃比検出手段１４の出
力V₀₂を測定し、ステツプS₁₇で該出力V₀₂が第７
図に示すように所定範囲ｂ＜V₀₂＜Ｃにあるか否
かを判定し所定範囲ｂ＜V₀₂＜ＣにないNOの場合
にはステツプS₁₉に進んでタイマt₀₂に１を加算
し、ステツプS₂₀においてタイマt₀₂が所定時間tm
を計測すると制御利得値Ｐ、Ｉが適正でないと判
断して、ステツプS₂₁において学習回数Ｎ_LCを半
減せしめてステツプS₂₂に進む。一方、空燃比検
出手段１４の出力V₀₂が所定範囲ｂ＜V₀₂＜Ｃにあ
る場合には適正であると判断し、ステツプS₁₈に
おいてタイマt₀₂をリセツトしてステツプS₂₂に進
む。

そして、ステツプS₂₂においてステツプS₇での
基本噴射パルスτに、１とステツプS₉の閉ループ
補正項Ｃ_FBとステツプS₇の学習補正項Ｃ_LCとを加
算した値（１＋Ｃ_FB＋Ｃ_LC）を乗算して噴射パル
スＴを算出したのち、これを噴射制御信号として
燃料噴射弁１１に出力してステツプS₁に戻る。よ
つて、ステツプS₇でエンジン運転状態に対応する
基本噴射パルスτを演算することにより、エンジ
ン運転状態に応じた基本燃料供給量を設定するよ
うにした基本燃料供給量設定手段２１を構成して
いるとともに、ステツプS₉での閉ループ補正項Ｃ
_FBの演算により、空燃比検出手段１４の空燃比信
号および制御利得値記憶手段２０，RAM１９の
制御利得値P₀、I₀および学習回数Ｎ_LCに基づいて
エンジン１に供給される混合気の空燃比が設定値
になるよう上記基本燃料供給量設定手段２１の基
本燃料供給量を補正するための閉ループ補正量を
設定するようにした閉ループ補正量設定手段２２
を構成している。また、ステツプS₁₀での閉ルー
プ補正項Ｃ_FBの極値加算値_FBの演算と、ステツ
プS₁₃での該加算値_FBに基づく学習補正項Ｃ_LC
の演算とにより、上記閉ループ補正量設定手段２
２の閉ループ補正量に基づいて基本燃料供給設定
手段２１の基本燃料供給量を補正するための状態
補正量を設定するようにした状態補正量設定手段
２３を構成している。さらに、ステツプS₂₂での
基本噴射パルスτ、閉ループ補正項Ｃ_FBおよび学
習補正項Ｃ_LCに基づく噴射パルスＴの演算、並び
に該噴射パルスＴの燃料噴射弁１１への出力によ
り、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を増減制御
して上記基本燃料供給量設定手段２１の基本燃料
供給量信号（基本噴射パルスτ）、閉ループ補正
量設定手段２２の閉ループ補正量信号（閉ループ
補正項Ｃ_FB）および状態補正量設定手段２３の状
態補正量信号（学習補正項Ｃ_LC）に基づいてエン
ジン１への燃料供給量を制御するようにした燃料
供給量制御手段２４を構成している。そして、ス
テツプS₁₄での学習回数Ｎ_LCの増加に伴いステツ
プS₈での制御利得値Ｐ、Ｉの演算結果が漸次小さ
く変更されることにより、上記状態補正量設定手
段２３の状態補正量設定回数の増加に応じて制御
利得値記憶手段２０，RAM１９から出力される
制御利得値P₀、I₀を漸次小さくするようにした制
御利得値変更手段２５を構成している。

したがつて、上記実施例においては、ステツプ
S₉での閉ループ補正項Ｃ_FBに基づく基本噴射パル
スτのフイードバツク制御時（ステツプS₂₂）に
は、ステツプS₁₃での学習補正項Ｃ_LCに基づく基
本噴射パルスτの学習制御（ステツプS₂₂）の繰返
しにより、基本噴射パルスτが漸次適正なものと
なつて空燃比制御の応答性は次第に優れたものと
なる。その際、ステツプS₁₄での学習回数Ｎ_LCの
増加に伴いステツプS₈での制御利得値Ｐ、Ｉの演
算結果は漸次小さなものとなり、ステツプS₉の閉
ループ補正項Ｃ_FBはそれに応じて次第に小さくな
る。その結果、ステツプS₂₂で該閉ループ補正項
Ｃ_FBに基づきフイードバツク補正される基本噴射
パルスτは、その補正幅が漸次小さくなり、空燃
比制御の安定性が向上する。よつて、学習制御の
学習回数が少ないあいだは大きい制御利得値Ｐ、
Ｉでもつて空燃比制御の応答性を向上させること
ができるとともに、学習回数が増加して空燃比制
御の応答性が学習制御により向上してくると、空
燃比制御の安定性を向上させることができるの
で、常に精度良い空燃比制御を行うことができ、
排気ガスの浄化等に対して有効である。

尚、上記実施例では燃料噴射式エンジンの空燃
比制御装置に本発明を適用した場合について説明
したが、気化器式エンジンの空燃比制御装置に対
しても同様に適用することができるのは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロツク図、
第２図ないし第７図は本発明の実施例を示し、第
２図は全体概略構成図、第３図イは空燃比検出手
段の出力波形図、同図ロは空燃比の変化に応じた
閉ループ補正量の変化を示す図、第４図はコント
ロールユニツトに記憶したマツプを示す図、第５
図はコントロールユニツトの制御フローを示すフ
ローチヤート図、第６図は学習回数Ｎ_LCに対する
関数ｆ（Ｎ_LC）を特性図、第７図は学習回数を減
少させる必要がある場合の説明図である。１…エンジン、１１…燃料噴射弁、１３…エア
フローメータ、１４…空燃比検出手段、１６…エ
ンジン回転数センサ、１７…運転状態検出手段、
１８…コントロールユニツト、１９…RAM、２
０…制御利得値記憶手段、２１…基本燃料供給量
設定手段、２２…閉ループ補正量設定手段、２３
…状態補正量設定手段、２４…燃料供給量制御手
段、２５…制御利得値変更手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンに供給された混合気の空燃比を検出
する空燃比検出手段と、エンジンの運転状態を検
出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段
の運転状態信号を受けエンジン運転状態に応じた
基本燃料供給量を設定する基本燃料供給量設定手
段と、閉ループ制御系の制御利得値が予め記憶さ
れた制御利得値記憶手段と、上記空燃比検出手段
の空燃比信号を受け上記制御利得値記憶手段から
出力される制御利得値に基づいてエンジンに供給
される混合気の空燃比が設定値になるよう上記基
本燃料供給量設定手段の基本燃料供給量を補正す
るための閉ループ補正量を設定する閉ループ補正
量設定手段と、該閉ループ補正量設定手段の閉ル
ープ補正量に基づいて上記基本燃料供給量設定手
段の基本燃料供給量を補正するための状態補正量
を設定する状態補正量設定手段と、上記基本燃料
供給量設定手段の基本燃料供給量信号、閉ループ
補正量設定手段の閉ループ補正量信号および状態
補正量設定手段の状態補正量信号に基づいてエン
ジンへの燃料供給量を制御する燃料供給量制御手
段と、上記状態補正量設定手段の状態補正量設定
回数の増加に応じて上記制御利得値記憶手段から
出力される制御利得値を小さくする制御利得値変
更手段とからなることを特徴とするエンジンの空
燃比制御装置。