JPS6313016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は電子制御燃料噴射式内燃機関の空燃比
の学習制御装置に関し、特にアイドル時の学習制
御装置に関する。

〈背景技術〉 電子制御燃料噴射式内燃機関において、噴射量
（燃料噴射弁への駆動パルス信号のパルス巾）Ti
は次式によつて定まる。

Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ここで、Tpは基本噴射量で、Tp＝Ｋ×Ｑ／Ｎ
である。Ｋは定数、Ｑは吸入空気流量、Ｎは機関
回転数である。COEFは各種補正係数である。α
は後述する空燃比のフイードバツク制御（λコン
トロール）のための空燃比フイードバツク補正係
数である。Tsは電圧補正分で、バツテリ電圧の
変動による燃料噴射弁の噴射流量変化を補正する
ためのものである。

λコントロールについては、排気系にO₂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、理論空燃比になるように燃料の噴射量を
制御するわけであり、このため、前記の空燃比フ
イードバツク補正係数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に保つて
いる。

ここで、空燃比フイードバツク補正係数αの値
は比例積分（PI）制御により変化させ、安定し
た制御としている。

すなわち、O₂センサの出力電圧とスライスレ
ベル電圧とを比較し、スライスレベルよりも高い
場合、低い場合に、空燃比を急に濃くしたり、薄
くしたりすることなく、空燃比が濃い（薄い）場
合には始めにＰ分だけ下げて（上げて）、それか
ら１分ずつ徐々に下げて（上げて）いき、空燃比
を薄く（濃く）するように制御する。

但し、λコントロールを行わない領域ではα＝
１にクランプし、各種補正係数COEFの設定によ
り、所望の空燃比を得る。

ところで、λコントロール領域でα＝１のとき
の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イードバツク制御は不要なの
であるが、実際には構成部品（例えばエアフロー
メータ、燃料噴射弁、プレツシヤレギユレータ、
コントロールユニツト）のバラツキや経時変化、
燃料噴射弁のパルス巾―流量特性の非直線性、運
転条件や環境の変化の要因で、ベース空燃比のλ
＝１からのズレを生じるので、フイードバツク制
御を行つている。

しかし、ベース空燃比がλ＝１からずれている
と、運転領域が大きく変化したときに、ベース空
燃比の段差をフイードバツク制御によりλ＝１に
安定させるまでに時間がかかる。そして、このた
めに比例及び積分定数（Ｐ／Ｉ分）を大きくする
ので、オーバーシユートやアンダーシユートを生
じ、制御性が悪くなる。つまり、ベース空燃比が
λ＝１からずれていると、理論空燃比よりかなり
ズレをもつた範囲で空燃比制御がなされるのであ
る。

その結果、三元触媒の転換効率が悪いところで
運転がなされることになり、触媒の貴金属量の増
大によるコストアツプの他、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
されるという問題があつた。

そこで、本出願人は、特願昭58―76221号にお
いて、学習によりベース空燃比をλ＝１にするこ
とにより、過渡時にベース空燃比の段差から生じ
るλ＝１からのズレをなくし、かつ、Ｐ／Ｉ分を
小さくすることを可能にして制御性の向上を図
り、これらにより触媒の原価低減等を図るベース
空燃比の学習制御装置を提案した。

すなわち、RAM上に機関回転数及び負荷等の
機関運転条件に対応した学習補正係数αLのマツ
プを設け、噴射量Tiを計算する際に次式の如く
基本噴射量TpをαLで補正する。

Ti＝Tp×COEF×α×αL＋Ts そして、αLの学習は次の手順で進める。

定常状態においてそのときの機関運転条件と
αとを検出する。

前記機関運転条件に対応して現在までに学習
され記憶されているαLを検索する。

前記αと前記αLとから加重平均等により新
たにαLを設定して記憶させる。

したがつて、噴射量の制御のフローチヤートは
第１図の如くとなる。

ところで、従来、機関のアイドル運転時は、空
燃比を安定させる意味からλコントロールを行つ
ていたが、アイドル状態でλコントロールを行う
と確かにλ＝１近傍に空燃比を制御できるが、リ
ツチ・リーンの反転の周期で細かく空燃比が振ら
れるため、アイドル回転が変動することがあつ
た。しかも、λ＝１は燃費に対して最良の点では
ないため、λコントロールを行うことは燃費の面
でも不利となる。しかし、長期的な機関の安定度
を考えると、λコントロールは不可欠である。

〈発明の目的〉 本発明は叙上の実情に鑑みてなされたもので、
アイドル時の排ガスがモードエミツシヨン特性に
対して無視できるほど影響が少ないことに着目
し、回転変動に対して有利となるよう、アイドル
状態で安定にクランプ（又は燃費向上をも狙つて
リーンクラン）プすることを目的とする。

〈発明の構成〉 このため、本発明は、アイドル状態に入つた時
点から所定回学習を行い、この後、λコントロー
ルをクランプすると共に学習を停止するようにし
たものである。

具体的には、第２図に示すように、吸入空気流
量と機関回転数とから基本噴射量を演算する基本
噴射量演算手段と、排気系に設けたO₂センサか
らの信号に基づいて検出される実際の空燃比と理
論空燃比とを比較して比例積分制御により空燃比
フイードバツク補正係数を設定する空燃比フイー
ドバツク補正係数設定手段と、機関回転数及び負
荷等の機関運転条件からこれに対応させてRAM
に記憶させた学習補正係数を検索する学習補正係
数検索手段と、空燃比フイードバツク補正係数と
学習補正係数とから新たな学習補正係数を設定し
てRAM内の同一機関運転条件の学習補正係数の
データを更新する学習補正係数更新手段と、基本
噴射量に空燃比フイードバツク補正係数と学習補
正係数とを乗算して噴射量を演算する噴射量演算
手段と、この演算された噴射量に相応する駆動パ
ルス信号を燃料噴射弁に出力する駆動パルス信号
出力手段と設ける他、 機関のアイドル状態を検出するアイドル状態検
出手段と、アイドル状態となつてからの学習補正
係数の更新回数を検出する更新回数検出手段と、
アイドル状態でかつ前記更新回数が所定回以上の
条件で前記空燃比フイードバツク補正係数設定手
段によつて設定される空燃比フイードバツク補正
係数を基準値にクランプするクランプ手段と、前
記条件で前記学習補正係数更新手段による学習補
正係数の更新を停止する更新停止手段とを設けた
ものである。

また、第２には、アイドル状態に入つた時点か
ら所定回学習を行い、学習した結果、空燃比フイ
ードバツク補正係数の基準値からの偏差が所定範
囲内に入れば、λコントロールをクランプすると
共に学習を停止するようにした。

すなわち、第２図に示すように、空燃比フイー
ドバツク補正係数の基準値からの偏差を検出する
偏差検出手段を設け、アイドル状態でかつ学習補
正係数の更新回数が所定回以上でかつ前記偏差が
所定範囲内の条件でクランプ手段及び更新停止手
段を作動させるようにした。

また、第３には、λコントロールをクランプ
し、学習を停止すると同時に、噴射量をリーン化
補正係数で減少側に補正してほぼ燃費最良点にリ
ーンクランプするようにした。

すなわち、第２図に示すように、噴射量演算手
段によつて演算される噴射量を減少側に補正する
補正手段を設けるようにした。

〈実施例〉 以下に実施例を説明する。

第３図にハードウエア構成を示す。

１はCPU、２はＰ―ROM、３は学習制御用の
CMOS―RAM、４はアドレスデコーダである。
尚、RAM３に対しては、キースイツチOFF後も
記憶内容を保持させるためバツクアツプ電源回路
を使用する。

燃料噴射量の制御のための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、スロツトルセンサ６か
らのスロツトル開度信号、水温センサ７からの水
温信号、O₂センサ８からの排気中酸素濃度信号、
バツテリ９からのバツテリ電圧があり、これらは
アナログ入力インタフエース１０及びＡ／Ｄ変換
器１１を介して入力されるようになつている。１
２はＡ／Ｄ変換器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、アイドルスイツチ
１３、スタートスイツチ１４及びニユートラルス
イツチ１５からのON・OFF信号があり、これら
はデジタル入力インタフエース１６を介して入力
されるようになつている。

その他、クランク角センサ１７からの例えば
180゜毎のリフアレンス信号と1゜毎のポジシヨン信
号とがワンシヨツトマルチ回路１８を介して入力
されるようになつている。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
されるようになつている。

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

ここにおいて、CPU１は第４図に示すフロー
チヤートに基づくプログラム（ROM２に記憶さ
れている）に従つて入出力操作並びに演算処理等
を行い、噴射量を制御する。

次に第４図のフローチヤートについて説明す
る。

Ｓ１でエアフローメータ５からの信号によつて
得られる吸入空気流量Ｑとクランク角センサ１７
からの信号によつて得られる機関回転数Ｎとから
基本噴射量Tp（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ）を演算する。

Ｓ２で各種補正係数COEFを設定する。

Ｓ３でバツテリ９からのバツテリ電圧に基づい
て電圧補正分Tsを設定する。

Ｓ４で機関回転数Ｎ及び基本噴射量（負荷）
Tpから対応する学習補正係数αLを検索する。
尚、機関回転数Ｎ及び基本噴射量Tpに対する学
習補正係数αLのマツプは書き換え可能なRAM３
に記憶されており、学習が開始されていない時点
では全てαL＝１となつている。

Ｓ５でλコントロール領域であるか否かを判定
する。

ここでλコントロールを行わない領域（高負
荷、高回転領域等）の場合は、Ｓ６へ進み、λコ
ントロールをクランプ、すなわち空燃比フイード
バツク補正係数αを１にして、後述するＳ１０へ
進む。

λコントロール領域の場合は、学習を行うこと
のできる定常運転状態の場合（Ｓ１６での判定に
よる）、Ｓ７へ進み、アイドルスイツチ１３から
の信号に基づいてアイドル状態であるか否かを判
定する。

ここで、アイドル状態でない場合は、Ｓ８でλ
コントロールを行う。すなわち、O₂センサ８の
出力電圧とスライスレベル電圧とを比較して比例
積分制御により空燃比フイードバツク補正係数α
を設定する。

次にＳ９で学習を行う。すなわち、機関回転数
Ｎ及び基本噴射量Tpから検索された学習補正係
数αLと今回の空燃比フイードバツク補正係数α
とから次式にしたがつて計算を行い、その値を新
たな学習補正係数αLとする。

αL←αL＋Δα／Ｍ 尚、Δαはαの基準値（α₁）からの偏差量を示
し、Δα＝α−α₁であり、基準値α₁は一般には１
となる。また、Ｍは定数（１より大）である。

そして、新たな学習補正係数αLをRAM３の対
応する機関回転数Ｎと基本噴射量Tpのところへ
書き込み、RAM３内のデータを更新する。

次にＳ１０で噴射量Tiを次式に従つて演算す
る。

Ti＝Tp×COEF×α×αL＋Ts 次にＳ１１で噴射量Tiを出力する。Tiが出力
されると、このTiに相応する駆動パルス信号が
電流制御回路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。

アイドル状態の場合は、Ｓ１２でアイドル状態
となつてからの学習補正係数αLの更新回数（学
習回数）を所定値と比較し、所定値未満の場合
は、Ｓ８，９へ進んで、λコントロールと学習を
続行する。更新回数が所定値以上となつた場合
は、Ｓ１３で空燃比フイードバツク補正係数αの
基準値α₁（＝１）からの偏差Δαの絶対値を所定値
と比較し、所定値以上の場合は、Ｓ８，９へ進ん
で、λコントロールと学習を続行する。偏差Δα
の絶対値が所定値未満となつた場合は、Ｓ１４へ
進む。

Ｓ１４ではλコントロールをクランプ、すなわ
ち空燃比フイードバツク補正係数αを１にし、学
習を行うことなく、次のＳ１５へ進む。

Ｓ１５では噴射量Tiを次式に従つて演算する。

Ti＝Tp×COEF×α×αL×Kl＋Ts ここで、Klはリーン化補正係数であり、0.9程
度の値とし、噴射量Tiを10％程度減少させる。

この後、Ｓ１１でTiを出力する。

尚、定常運転状態以外の場合（Ｓ１６での判定
による）は、Ｓ１７でλコントロールのみを行
い、学習は行わない。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、アイドル
運転時に経年変化や環境条件に左右されることな
く、安定にクランプ可能となり、λコントロール
による細かな空燃比変動がなくなるため、アイド
ル回転安定性が向上する。また、リーンクランプ
を行うようにすれば、燃費も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術を示すフローチヤート、第２
図は本発明の構成を示すブロツク図、第３図は本
発明の一実施例を示すハードウエア構成図、第４
図は同上のフローチヤートである。 １…CPU、２…ROM、３…RAM、５……エ
アフローメータ、８…O₂センサ、１３…アイド
ルスイツチ、１７…クランク角センサ、２２…燃
料噴射弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸入空気流量と機関回転数とから基本噴射量
   を演算する基本噴射量演算手段と、排気系に設け
   たO₂センサからの信号に基づいて検出される実
   際の空燃比と理論空燃比とを比較して比例積分制
   御により空燃比フイードバツク補正係数を設定す
   る空燃比フイードバツク補正係数設定手段と、機
   関回転数及び負荷等の機関運転条件からこれに対
   応させてRAMに記憶させた学習補正係数を検索
   する学習補正係数検索手段と、空燃比フイードバ
   ツク補正係数と学習補正係数とから新たな学習補
   正係数を設定してRAM内の同一機関運転条件の
   学習補正係数のデータを更新する学習補正係数更
   新手段と、基本噴射量に空燃比フイードバツク補
   正係数と学習補正係数とを乗算して噴射量を演算
   する噴射量演算手段と、この演算された噴射量に
   相応する駆動パルス信号を燃料噴射弁に出力する
   駆動パルス信号出力手段とを備える電子制御燃料
   噴射式内燃機関の学習制御装置において、機関の
   アイドル状態を検出するアイドル状態検出手段
   と、アイドル状態となつてからの学習補正係数の
   更新回数を検出する更新回数検出手段と、アイド
   ル状態でかつ前記更新回数が所定回以上の条件で
   前記空燃比フイードバツク補正係数設定手段によ
   つて設定される空燃比フイードバツク補正係数を
   基準値にクランプするクランプ手段と、前記条件
   で前記学習補正係数更新手段による学習補正係数
   の更新を停止する更新停止手段とを設けたことを
   特徴とする電子制御燃料噴射式内燃機関のアイド
   ル時の学習制御装置。 ２ 吸入空気流量と機関回転数とから基本噴射量
   を演算する基本噴射量演算手段と、排気系に設け
   たO₂センサからの信号に基づいて検出される実
   際の空燃比と理論空燃比とを比較して比例積分制
   御により空燃比フイードバツク補正係数を設定す
   る空燃比フイードバツク補正係数設定手段と、機
   関回転数及び負荷等の機関運転条件からこれに対
   応させてRAMに記憶させた学習補正係数を検索
   する学習補正係数検索手段と、空燃比フイードバ
   ツク補正係数と学習補正係数とから新たな学習補
   正係数を設定してRAM内の同一機関運転条件の
   学習補正係数のデータを更新する学習補正係数更
   新手段と、基本噴射量に空燃比フイードバツク補
   正係数と学習補正係数とを乗算して噴射量を演算
   する噴射量演算手段と、この演算された噴射量に
   相応する駆動パルス信号を燃料噴射弁に出力する
   駆動パルス信号出力手段とを備える電子制御燃料
   噴射式内燃機関の学習制御装置において、機関の
   アイドル状態を検出するアイドル状態検出手段
   と、アイドル状態となつてからの学習補正係数の
   更新回数を検出する更新回数検出手段と、空燃比
   フイードバツク補正係数の基準値からの偏差を検
   出する偏差検出手段と、アイドル状態でかつ前記
   更新回数が所定回以上でかつ前記偏差が所定範囲
   内の条件で前記空燃比フイードバツク補正係数設
   定手段によつて設定される空燃比フイードバツク
   補正係数を基準値にクランプするクランプ手段
   と、前記条件で前記学習補正係数更新手段による
   学習補正係数の更新を停止する更新停止手段とを
   設けたことを特徴とする電子制御燃料噴射式内燃
   機関のアイドル時の学習制御装置。 ３ 吸入空気流量と機関回転数とから基本噴射量
   を演算する基本噴射量演算手段と、排気系に設け
   たO₂センサからの信号に基づいて検出される実
   際の空燃比と理論空燃比とを比較して比例積分制
   御により空燃比フイードバツク補正係数を設定す
   る空燃比フイードバツク補正係数設定手段と、機
   関回転数及び負荷等の機関運転条件からこれに対
   応させてRAMに記憶させた学習補正係数を検索
   する学習補正係数検索手段と、空燃比フイードバ
   ツク補正係数と学習補正係数とから新たな学習補
   正係数を設定してRAM内の同一機関運転条件の
   学習補正係数のデータを更新する学習補正係数更
   新手段と、基本噴射量に空燃比フイードバツク補
   正係数と学習補正係数とを乗算して噴射量を演算
   する噴射量演算手段と、この演算された噴射量に
   相応する駆動パルス信号を燃料噴射弁に出力する
   駆動パルス信号出力手段とを備える電子制御燃料
   噴射式内燃機関の学習制御装置において、機関の
   アイドル状態を検出するアイドル状態検出手段
   と、アイドル状態となつてからの学習補正係数の
   更新回数を検出する更新回数検出手段と、アイド
   ル状態でかつ前記更新回数が所定回以上の条件で
   前記空燃比フイードバツク補正係数設定手段によ
   つて設定される空燃比フイードバツク補正係数を
   基準値にクランプするクランプ手段と、前記条件
   で前記学習補正係数更新手段による学習補正係数
   の更新を停止する更新停止手段と、前記条件で前
   記噴射量演算手段によつて演算される噴射量を減
   少側に補正する補正手段とを設けたことを特徴と
   する電子制御燃料噴射式内燃機関のアイドル時の
   学習制御装置。