JPS6259222B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの燃料制御装置、特にO₂
センサ等の空燃比センサの出力をフイードバツク
信号として燃料を制御するとともに、制御の結果
を学習値として記憶しておき、次回の燃料制御に
際しては、学習値に基づいて制御を開始するよう
にしたエンジンの燃料制御装置に関する。

（従来技術） エンジンの所謂経年変化や個々のエンジンにお
ける性能のバラツキさらにはエンジンの過渡運転
時に対する燃料制御の応答性の向上を図るため、
所謂学習制御方式が提案されている。この燃料制
御における学習制御の手法は、エンジンの排気系
に臨設したO₂センサによつて、時々刻々空燃比
が理論空燃比に正しく制御されているか否かを判
定しながらO₂センサの出力信号に基いて燃料量
をフイードバツク制御し、基本的には吸気負圧
（エンジン負荷）とエンジン回転数とで決まるエ
ンジンの個々の運転ゾーンにおける正しい燃料量
をサンプリングにより適当なタイミングで予め学
習（記憶）しておき、運転状態が変更されたとき
には、変更後の運転ゾーンに対応する学習値を読
出して、この学習値を基準として今回の燃料制御
を行なうようにしたものである（特開昭55−
96339号公報参照）。

ところで、上記の学習値は、運転状態が一定し
て燃料制御も安定するエンジンの定常運転時に
は、それだけ正しい学習値を得ることができる
が、定常運転はさほど頻繁に行なわれるものでは
なく、定常運転時にのみ学習を行なうとすると、
学習データが不足し、頻度の高い所謂過渡運転
時、特に緩加速や急加速運転時に有効な学習制御
が行なえない。

かかるデータ不足を解消するためには、エンジ
ンの過渡運転時においても学習を行なうようにす
ればよいが、過渡運転時は文字通りエンジンの運
転状態が短時間の間に変化するため、吸入空気の
粘性や燃料の応答遅れ等の影響による制御の応答
遅れにより正しい学習値が得られず、不安定な状
態で学習を行なわなければならないといつた問題
がある。

（発明の目的） 本発明は、かかる燃料制御における学習制御の
問題に鑑みてなされたものであつて、エンジンの
過渡運転時においても、その過渡運転の状態に応
じて学習値をとり込むことにより、早期に学習デ
ータを完成させて、燃料制御の正確化、安定化を
図ることを目的としている。

（発明の構成） かかる目的を達成するための本発明の構成を第
１図にしたがつて説明すれば、以下の通りであ
る。

即ち、本発明にかかるエンジンの燃料制御装置
は、エンジンに供給される混合気の空燃比に対応
する信号を出力する空燃比センサ１と、エンジン
の過渡運転時を検知する過渡運転検知手段２と、
上記空燃比センサ１の出力に基づいて混合気の空
燃比を調整する空燃比調整装置３を備える一方、
上記空燃比センサ１の出力を入力として、これに
基づいて上記混合気の空燃比を目標値に制御する
ための空燃比補正信号（フイードバツク信号）を
作成する空燃比補正信号作成手段４と、この空燃
比補正信号を所定時間平均化して基準補正値を作
成する基準補正値作成手段５とを設け、かつ、過
渡運転検知手段２によつて過渡運転時であること
が検知されると、その検知信号に基づいて、上記
基準補正値作成手段５によつて作成される基準補
正値の平均化のための所定時間を長くする平均時
間変更手段６を設けている。そして、上記基準補
正値作成手段５によつて作成される基準補正値、
即ち、定常運転時の基準補正値および定常運転時
に比して長い平均時間のもとで作成された過渡運
転時の基準補正値は、これを学習値として記憶手
段７に記憶するようにし、空燃比調整装置３を制
御する制御手段８は、上記フイードバツク信号と
しての空燃比補正信号および記憶手段７に記憶さ
れる学習値としての基準補正値とに基づいて空燃
比調整装置３に対する制御を実行する。

（発明の効果） 本発明によれば、基本的には、過渡運転域にお
ける学習制御の実行が可能となるので、早期に学
習データを完成させることができ、過渡運転域に
おける学習値は、定常運転時に比してその平均時
間（学習時間）を長くしているため、学習制御に
おける精度および安定性を確保することができる
効果が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第２図に本実施例のシステム構成図を示す。

第２図に示すように、エンジン１０の吸気通路
１１の下流に臨設した燃料噴射弁１２に対する制
御を実行する制御ユニツト１３は、エアクリーナ
１４の下流の吸気通路１１に介設したエアフロー
メータ１５によつて検出される吸入空気量と、エ
アフローメータ１５の下流に介設したスロツトル
弁１６の開度、即ちスロツトル開度と、具体的に
図示しないが、回転数センサによつて検出される
エンジン回転数とを基本入力とし、エンジン１０
の排気通路１７に臨設した空燃比センサとしての
O₂センサ１の出力信号を空燃比フイードバツク
信号とする制御ユニツトである。

この制御ユニツト１３は、好ましくは所謂マイ
クロコンピユータによつて構成され、第３図に示
す制御フローにしたがつて、エンジン１０に供給
する混合気の空燃比、より具体的には燃料噴射弁
１２の一回毎の開弁時間（噴射パルス幅）を制御
する。

第３図に示すように、制御フローの実行が開始
されると、まずステツプ１０１において、エンジ
ン１０の現在の運転状態が読込まれ、現在の運転
状態が燃料のフイードバツク制御を行なう運転領
域に属するか、或いはこの運転領域以外のフイー
ドバツク制御を行なわない運転領域即ちフイード
バツクカツト領域に属するかが判定される。

このフイードバツクカツト領域は、高負荷高回
転運転域等、エンジン１０に供給する混合気の空
燃比を制御目標値（例えば、理論空燃比14.7）に
制御することが好ましくない運転領域として、例
えば、スロツトル開度（エンジン負荷に比例す
る）とエンジン回転数とを変数として予め定義さ
れている。

ステツプ１０１において、現在の運転状態がフ
イードバツクカツト領域に属すると判定された場
合には、ステツプ１０２以降の制御を行なわず、
フイードバツクカツト領域に関し、上記エアフロ
ーメータ１５の検出値とエンジン回転数とに応じ
て予め所定の空燃比を与えるように設定された基
本噴射パルス幅τ（これはマイクロコンピユータ
に内蔵されたリード・オンリ・メモリROMに記
憶させてある。）を読出し、この基本噴射パルス
幅τを噴射パルス幅Ｔとして燃料噴射弁１２を駆
動制御する。

一方、エンジン１０の運転状態がフイードバツ
ク運転領域に属している場合には、ステツプ１０
２において、フイードバツク運転領域を、スロツ
トル開度とエンジン回転数とを変数としてマトリ
クス状に区分した個々の運転ゾーンＺ（ｍ）、
（（ｍ）はゾーン番号を示す。）のいずれに当該運
転状態が該当するかを判定する。

次に、ステツプ１０３では、ステツプ１０２で
判定された運転ゾーンＺ（ｍ）が、前回の制御ル
ープにおいて判定された運転ゾーンＺ（m′）と
同じか否か（ｍ＝m′か）が比較され、同一でな
い場合（ｍ≠m′）には、ステツプ１０４におい
て学習カウンタをリセツトする（ｔ←０）。この
学習カウンタは最終的に学習値として読込むタイ
ミングを決定するため、ループ（繰返し）回数を
カウントするものであり、前回と同一の運転ゾー
ンであるとき（ｍ＝m′）には、ステツプ１０４
をループして、ステツプ１０５に移行する。

このステツプ１０５は、マイクロコンピユータ
に内蔵されたランダム・アクセス・メモリRAM
に各運転ゾーンＺ（ｍ）ごとに現在メモリされて
いる学習補正項Ｃ_LC（以下に述べる方法によつて
得られる）および当該運転ゾーンＺ（ｍ）におけ
る学習回数Ｎ_LC（過去における学習の回数）を読
出す。

ステツプ１０６では、ステツプ１０５で読出し
た学習回数Ｎ_LCを用いて、O₂センサ１によるフ
イードバツク制御において燃料制御の応答遅れを
補償するために行なう積分演算に必要な所謂比例
項Ｐと積分項Ｉを演算によつて求める。この演算
は、基準比例項P₀、基準積分項I₀に対して、学習
回数Ｎ_LCの関数として定義される係数Ｋ（Ｎ_LC）
を夫々乗算することによつて行なう。この係数Ｋ
（Ｎ_LC）は、学習回数Ｎ_LCが多くなると値が漸減
する関数として設定し、学習回数Ｎ_LCが多い場合
には、学習の精度が高くなつていると考えられる
ので、積分演算の制御利得を与える比例項Ｐ、積
分項Ｉの値を適当に減少させ、制御の安定性を向
上させる。

そして、ステツプ１０７では、ステツプ１０６
において求めた比例項Ｐおよび積分項Ｉを用い
て、上記の所謂積分演算によつて、本願発明にい
う空燃比補正信号としてのフイードバツク補正項
Ｃ_FBを求める。このフイードバツク補正項Ｃ_FBの
演算は、周知の如く、O₂センサ１の出力が反転
するまでの間、積分項Ｉによる積分を行ない、反
転すると、比例項Ｐをその時点のフイードバツク
補正項Ｃ_FBから、反転の方向に応じて減算する
か、或いはこれに加算したうえで、次の積分を開
始する過程を繰返すことによつて行なう。

このようにして経時的に演算されるフイードバ
ツク補正項Ｃ_FBは、フイードバツク補正項Ｃ_FBの
平均値_FBを演算するための平均値演算サブルー
チンSUB１に入力される。

この平均値演算サブルーチンSUB１は、入力
されてくるフイードバツク補正項Ｃ_FBの変化か
ら、その最大値Ｃ^ＭＡＸ _ＦＢ(i)（正確には極大値）お
よ
び最小値Ｃ^ＭＩＮ _ＦＢ(i)を求め、次式によつてその平
均
値_FBを演算する。

この演算方式は、前回までの平均値と今回のＣ
^ＭＡＸ _ＦＢ、Ｃ^ＭＩＮ _ＦＢの平均値との平均をとるとい
つた平均
演算方式であつて、平均値演算サブルーチン
SUB１は、学習カウンタがカウントアツプする
（ステツプ１０８参照）までの間、メインルーチ
ンと平行して上記の演算を繰返す。

また、本制御プログラムでは、上記平均値演算
サブルーチンSUB１におけるフイードバツク補
正項Ｃ_FBの平均時間ｈ（平均演算を行なう時間、
即ち学習時間）を運転ゾーンＺ（ｍ）におけるエ
ンジンの運転状態、即ち定常運転か或いは過渡運
転か、さらに過渡運転であるとして緩加速か或い
は急加速かに応じて変更するため、運転状態検出
サブルーチンSUB２とスツプ１０８とを設けて
いる。

即ち、運転状態検出サブルーチンSUB２で
は、時々刻々のスロツトル弁開度θの変化率Ａ
（Ａ＝ｄθ／dt）を演算する。この運転状態を表
わす変化率Ａは、ステツプ１０８において、上記
平均時間ｈの変更に使用される。即ち、平均時間
ｈは上記変化率Ａの関数Ｇ(A)として定義されてお
り、この関数Ｇ(A)を演算することによつて平均時
間ｈが演算される。この関数Ｇ(A)は、スロツトル
開度の変化率Ａが小さいときには、変化率Ａが大
きいときには大きい、例えば変化率Ａの一次増加
関数として予め設定されており、これにより、上
記平均時間ｈは変化率Ａが大きいときには長い時
間に変更されることとなる。

そして、メインルーチンでは、ステツプ１０８
において演算た平均時間ｈに学習カウンタが達し
たか否か（ｔ＝ｈか）がステツプ１０９において
確認され、平均時間ｈに達していないときには、
ステツプ１１０においてカウント数が１だけアツ
プされ（ｔ←ｔ＋１）、そのうえで以下に説明す
るステツプ１１５にとんで、一回の燃料の噴射パ
ルス幅Ｔの演算を行なう。したがつて、学習カウ
ンタがカウントアツプするまでの間にあつては、
学習と燃料のフイードバツク制御とが同時に平行
して行なわれ、フイードバツク制御による効果
は、順次に学習過程に反映されることとなる。

上記の学習の繰返しの結果、学習カウンタがカ
ウントアツプする（ｔ＝ｈ）と、ステツプ１１１
以降のステツプに移行して、本願発明にいう基準
補正値としての学習補正項Ｃ_LCの演算を行なう。

このため、まず、ステツプ１１１において、上
記の平均時間ｈ内に平均値演算サブルーチン
SUB１で演算されたフイードバツク補正項Ｃ_FB
の平均値_FBを読出す。

次いで、ステツプ１１２においては、上記スロ
ツトル開度の変化率Ａの関数として定義された割
引フアクタＦ(A)を演算するとともに、フイードバ
ツク補正項Ｃ_FBの平均値_FBから、学習補正項Ｃ
_LC（Ｃ_LC＝_FB×Ｆ(A)）を演算する。

この割引フアクタＦ(A)は、変化率Ａが大きくな
ると小さくなる、換言すれば、割引フアクタＦ(A)
は変化率Ａが小さい定常運転時に値が最も大き
く、変化率Ａが緩加速運転に対応して大きくなる
と割引フアクタＦ(A)の値がより小さくなつて割引
率が大きくなり、さらに急加速運転時において変
化率Ａがより一層大きくなる場合には、割引フア
クタＦ(A)の値がさらに小さくなつて割引率がより
一層大きくなる設定とする。したがつて、この割
引フアクタＦ(A)は、フイードバツク補正項の平均
値_FBに対して運転状態に応じた重み付けを行な
う。

なお、上記では割引フアクタＦ(A)を変化率Ａの
関数としたが、“１”より小さい適当な定数とし
て設定してもよい。定数とした場合でも、平均時
間ｈを変更するので、過渡運転時における学習精
度を確保しうることに変わりはない。

このようにして、ステツプ１１２において得ら
れた学習補正項Ｃ_LCは、この学習を行なつた運転
ゾーンＺ（ｍ）に対応する前記RAMのアドレス
に書込まれ、さらに、ステツプ１１３では、当該
運転ゾーンＺ（ｍ）における学習回数Ｎ_LCが更新
される（Ｎ_LC←Ｎ_LC＋１）。次いで、ステツプ１
１４で学習カウンタをリセツト（ｔ←０）する。

つぎにステツプ１１５においてO₂センサ１出
力電圧Ｖを読込んで、この出力電圧Ｖが目標値
（例えば理論空燃比14.7）対応して設定された
下、上限ａ，ｂの範囲内にあるか否かをステツプ
１１６において判定する。この出力電圧Ｖが上記
所定の範囲にないとき（Ｖ≦ａ或いはＶ≧ｂ）に
は、学習が十分でないと考えられるので、ステツ
プ１１７において学習回数Ｎ_LCを1/2に減少させ
る（Ｎ_LC←１／２×Ｎ_LC）。

そして、最終的には、ステツプ１１８において
噴射パルス幅Ｔを演算する。この噴射パルス幅Ｔ
の演算は以下の式による。

Ｔ＝τ（１＋Ｃ_LC＋Ｃ_FB） 上式において、τはROM上に予めメモリされ
た基本噴射パルス幅で、Ｃ_LCは前回の学習におい
てステツプ１１２により演算された運転ゾーンＺ
（ｍ）学習補正項Ｃ_LC（前記RAM運転ゾーンＺ
（ｍ）に対応するアドレスにメモリされている）
であり、Ｃ_FBは噴射パルス幅Ｔの演算時点におい
て読込まれた現時点フイードバツク補正項であ
る。

上式から明らかなように、燃料噴射弁１２の噴
射パルス幅Ｔは、学習中にあつては、前回の学習
によつて得られた学習補正項Ｃ_LCと現在のフイー
ドバツク補正項Ｃ_FB両方によつて補正されること
となる。したがつて、定常運転域のみならず、過
渡運転域においてもこの学習補正項Ｃ_LCを作成す
ることにより、学習データを早期に完成させるこ
とができ、それだけフイードバツク補正項Ｃ_FBの
値（変動）が小さくなつて、燃料のフイードバツ
ク制御は安定化されることとなる。

また、前記したように学習補正項Ｃ_LCは、過渡
運転領域においては平均時間、即ち学習時間が長
く設定されているので、学習値の精度が向上さ
れ、制御の不安定性を招来することがなく、フイ
ードバツク制御を実効あるものとすることがで
き、過渡運転時における燃料制御の応答性をたか
めることができる。

なお、以上の実施例では、燃料噴射弁１２を備
えた所謂燃料噴射式エンジンについて説明した
が、気化器によつて燃料の供給を制御するエンジ
ンについても本発明を適用しうることはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク説明図、
第２図は本発明の実施例を示すシステム構成図、
第３図は第２図の制御ユニツトの実行する制御フ
ローを示すフローチヤート図である。 １…空燃比センサ、２…過渡運転検知手段、３
…空燃比調整装置、４…空燃比補正信号作成手
段、５…基準補正値作成手段、６…平均時間変更
手段、７…記憶手段、８…制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンに供給される混合気の空燃比に対応
   する信号を出力する空燃比センサと、エンジンの
   過渡運転時を検知する過渡運転検知手段と、エン
   ジンに供給する混合気の空燃比を調整する空燃比
   調整装置と、上記空燃比センサの出力に基づいて
   上記混合気の空燃比を目標値に制御する空燃比補
   正信号を作成する空燃比補正信号作成手段と、該
   空燃比補正信号を所定時間平均化して基準補正値
   を作成する基準補正値作成手段と、過渡運転時に
   上記所定時間を長くする平均時間変更手段と、上
   記基準補正値作成手段により作成される基準補正
   値を更新して記憶する記憶手段と、上記空燃比補
   正信号および記憶手段に記憶された基準補正値に
   よつて上記空燃比調整装置を制御する制御手段と
   からなるエンジンの燃料制御装置。