JPS63272932A - 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、リニア排気センサの反応遅れを補正し、加減
速時に最適空燃比が得られるよう学習するエンジンの空
燃比制御装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］最近の
電子制御式燃料噴射装置（ＥＧＩ）を装備するエンジン
では、各秤センサからの情報に基づき燃料噴射量、ある
いは、吸入空気量をフィードバック制御し、空燃比を最
適な状態に維持づる＆ＩｊｔｌＤ装置が装備されている
。

ところで、従来、この種の空燃比制御装置では、加減速
運転などの過渡状態では、フィードバック制御せず、定
常運転など、要求空燃比が安定している領域のみで１．
ｌｊ御していた。すなわら、定常運転では、上記各種セ
ンサからの測定値に基づき、補正係数を学習し、その後
は、この学習されだ補正値によって、燃料噴射量あるい
は吸入空気量を制御し、空燃比を運転条件に合せて最適
な状態に維痔する。一方、過渡状態などでは補正値をホ
ールドし、予め設定されている補正値によって、燃料噴
射Ｂあるいは吸入空気量を制御する。

しかし、過渡状態での実際の空燃比は大幅に変動してお
り、要求空燃比に対するずれが大きく、よって、要求空
燃比に沿う燃料噴射量あるいは吸入空気量の正確な制御
には限界がある。

また、例えば特開昭５８−２５５４０号公報では、排気
センサのリッヂ、リーン出力の変化時点での補正量、あ
るいは、比例積分補正■の補正方向の変化時点での補正
量を所定の数だけ取り込み、この所定の数取り込／ｖだ
補正量の相加平均値に基づいて、過渡状態での補正係数
を学習する技術が開示されている。

しかし、この先行技術に開示されている空燃比制御では
、補正量を単に相加平均してるのみであり、過渡状態で
のエンジン負荷などに対応した正確な補正値は得られず
、要求空燃比と、実際の空燃比との間にずれが生じやす
く、走行安定性の低下、排気エミッションの悪化、およ
び、燃料消費率の増大をＲ１＜。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、加速運転
、減速運転など過渡状態であっても、正確な補正係数を
学習することができ、要求空燃比に合う空燃比を設定す
ることがｅきて、走行安定性がよく、排気エミッション
の悪化が防止され、且つ、燃料消費率の向上が図れるエ
ンジンの空燃比制御装置を提供することを目的としてい
る。

［問題点を解決づるための手段及び作用］本発明による
エンジンの空燃比制御装置は、加減速時の空燃比を設定
ηる制御２１手段に、リニアｌＪＩ気センサと、吸入吸
気量センサと、スロットル開度センサとが接続されてお
り、また上記制御手段には、エンジン回転数と基本燃料
噴射パルス幅とで予め設定された加減速補正係数マツプ
が設置ＪられてＪ３す、さらに上記制御手段には、上記
スロットル開度センサからの信号により加減速状態を判
定し、加減速開始時から一定時間上記各センサからのデ
ータをサンプリングし、次いでシンプリングされた上記
リニア排気センサからの空燃比データにより、サンプリ
ング時刻における実際の空燃比を伝達関数の逆行列にて
求め、その模この実際の空燃比中のスパーク発生時刻を
割出し、この時刻における吸入空気量とエンジン回転数
および出力燃料噴射パルス幅から基本燃料噴射パルス幅
に対する加減速補正係数を割出し、上記加減速補正係数
マツプの該当エリアを順次＠換える演口手段が設けられ
ているものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジンの要
部概略図、第２図は制御回路のブロック図、第３図（ａ
）は吸入空気量センサから出力された吸入空気量信号（
Ｑ）の波形図、第３図（ｂ）はクランク角センサ出力に
応じたエンジン回転数信号（Ｎ）の波形図、第３図（Ｃ
）はスロッＩ〜ル聞度センサから出力されたスロットル
開度信号（θ）の波形図、第３図（ｄ）はリニア０２セ
ンサから出力された空燃比信号（λ）の波形図、第４図
は加減速補正係数マツプ、第５図は過渡時の加減速補正
係数学習に関するフローチ１７−１〜である。

第１図の符号１はエンジン本体であり、このエンジン本
体１の吸気マニホルド６に、吸気管３、吸入空気間セン
サ１１に設けられた主通路７を介してエアクリーナ２が
連通されている。

また、上記吸入空気量センサ１１の主通路７に併設され
たバイパス通路８に、吸入空気ｆｉｔ　Ｑを測定する制
御器１１ａの湿度補償プラグ９とホットプラグ１０が臨
まされている。さらに、上記吸気管３に介装されたスロ
ットルバルブ４に、ス［１ットル間度θを測定するスロ
ットル間度ヒン’＋１４が連設されており、また、上記
吸気マニホルド６にはインジェクタ５が臨まされている
。

さらに、クランクシャフト１ａにはエンジン回転数Ｎを
検出するクランク角センサ１６が連設されており、冷却
水通路１ｂには冷却水温度ＴＶを測定する水温センサ１
５が臨まされている。

また、上記エンジン本体１の排気マニホルド１２には、
排気中の酸系濃度により空燃比λを検出するリニア排気
センサの一例であるリニア０２センサ１３が臨まされて
いる。なお、符号１２ａは触媒コンバータである。

また、符号１７は制御回路で、中央処理装冒（ＣＰＵ）
１８を１体に構成されており、このＣｐｕｉｓに、読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）１９と、読み書き両用メモリ
（ＲＡＭ）２０、タイマ２１、およびアナログデジタル
＜Ａ／Ｄ）変換固２２がパスライン２３を介して接続さ
れている。

さらに、上記Ａ／Ｄ変換器２２に上記各センサ１１．１
３．１４．１５からの信号Ｑ、λ、θ。

Ｔｗが入力される。

また、上記ＣＰＵ１８にはインプットアウトプット（Ｉ
ｌｏ）ボート２４を介して上記クランク角センサ１６か
らの信号Ｎが入力されるとともに、上記ＣＰｔＪ　１８
から上記インジェクタ５へ出力燃料噴射パルス幅Ｔ１の
信号が出力される。

上記ＲＯＭ１９には、上記ＣＰＬＪ１８へ必要に応じて
読み出される各種定数などが予め記憶されている。また
、上記ＲＡＭ２０は上記タイマ２１にて・カウントされ
る設定時間τす内に入力された上記各信号Ｑ、λ、θ、
■賽、Ｎに基づくデータを全てストアするとともに、予
め実験などにより求めた加減速補正係数マツプ２５が書
き込まれている。

第４図に示すように、上記加減速補正係数マツプ２５は
、斜め４５°の対角線方向を一定の吸入空気量Ｑとした
場合のエンジン回転数Ｎと基本燃料噴射パルス幅Ｔｐと
で構成されるマトリクス状の二次元マツプである。

また、上記ＣＰＵ１８では、上記ＲＡＭ２０に記憶され
ている加減速補正係数マツプ２５に基づき、学習制御に
よって加減速補正係数を算出するとともに、加減速時の
出力燃料噴射パルス幅Ｔｉなどを演口し、上記インジェ
クタ５へ上記出力燃料噴射パルス幅Ｔｉを出力する。

第５図に示すフローチャートに従って、上記制御回路１
７による過渡時の加減速補正係数の学門手順を説明する
。

まず、ステップ５１０１でエンジン運転状態が定常運転
から加速、あるいは減速運転へ移行したかどうかを判定
する。すなわち、上記スロットル開度センサ１４から出
力されたスロットル開度信号θに基づき、スロットルｇ
ＩＩｌｆがＴＨｏ＜θ＜ＴＨｈｉｇｈの範囲で、一定時
間（例えば４０１３）のスロットル開度変化量ΔＴＨが
、ΔＴＨ＞ＡＣＣｅｌｌであるときには、加速状態と判
定し、また、一定時間（例えば８０１１１Ｓ）のスロッ
トルｍ１ｍ変化出ΔＴＨが、ΔＴＨ＜Ｑｃｃａｌｌであ
るときには、減速状態と判定する。加速あるいは減速状
態、すなわち過渡状態と判定されたらステップ５１０２
へ進み、また過渡状態でないと判定されたらステップ８
１１１へ進む。

そして、上記ステップ５１０２にて、ＦＬＡＧ＝１とし
ステップ５１０３へ進む。このステップ５１０３におい
て、ＲＡＭ２０に対する各センサ１１゜１３．１４．１
５．１６からの出力信号Ｑ、λ。

θ、ＴＷ、Ｎのデータの各ループごとのストアが開始さ
れる（第３図のｔＩ＠τ０）。

また、同時に、ステップ５１０４ではタイマ２１が経過
時間τをカウントし始め、ステップ８１０５にて、この
カウントされている時間τが設定時間１０以上かどうか
を判定する。そしてτ≧τ０と判定されたときはステッ
プ８１０６へ進み、また、τくτｏ１すなわち、データ
サンプリング中と判断された場合、プログラムはＥＮＤ
ヘジャンブし、ルーチンから外れ、ステップ８１０１へ
再び戻る。

上記ステップ５１０６では、リニア０２センサ１３の反
応遅れを修正した燃焼時における現実の空燃比λ′を算
出する。

すなわち、上記タイマ２１の設定時間１ｇ内に、上記Ｒ
ＡＭ２０にストアされる上記各センサ１１゜１３．１４
，１５．１６からのデータリンプリング回数をｎ１サン
プリング時の上記リニア０２センサ１３から出力される
空燃比λをＹ　（ｔ）と置き換えて Ｙ（ｔ）　＝　（Ｖｔ　、　Ｖ２　、・・・ｙη）とし
、この空燃比ｙ１〜ｙηがサンプリングされる時刻にお
ける実際の空燃比λ′をＵ　（ｔ）と置き換えて Ｕ（ｔ）　＝　（ｕｏ　、　ｕ＋　、　・・・Ｕ　　ｎ
−＋）とし、また、上記リニア０２センサ１３によって
検出される空燃比Ｙ（【）は、実際の空燃比ＬＪ　（ｔ
）に対し、反応遅れ時間を有しており、この反応遅れの
伝達関数をＧ（【）とすると、 Ｙ（ｔ）　＝Ｇ（ｔ）　　・Ｕ　（ｔ）　　・・・・・
・■で表わされる。なお、上記伝３！関数Ｇ（【）は実
験などにより予め求められたものである。

この０式より実際の空燃比ＬＪ　（ｔ）は、Ｕ（ｔ）　
＝Ｇ　（ｔ）−１・Ｙ　（ｔ）　　・・・・・・■Ｇ　
（ｔ）−１：伝達関数Ｇ　（ｔ） の逆行列 となる。

その結果、上記リニア０２センサ１３により検出された
空燃比Ｙ　（ｔ）と、予め設定された伝達関数Ｇ　（ｔ
）の逆行列Ｇ（ｔ）−１とにより、上記Ｙ（ｔ）＝　（
Ｖｌ、”１／２・・・ｙｍ）に対応する実際の時刻にお
ける空燃比 Ｕ（ｊ）　＝　（ｕｏ　、　ｕｔ　・・・ｕ　　ｎ−＋
）が求められる（第３図（ｄ）の一点鎖線の状態）。

次いで、ステップ５１０７へ進み、上記実際の時間にお
ける空燃比ｔＪ　（ｔ）の各成分（ＬＪｏ　、　ＬＪ＋
・・・ＩＪｎ−１）と目標空燃比λ０とを比較し、その
偏差値（ｌｕｉ−λｏｆ）に、設定値Δλ（過渡時にお
ける空燃比変動の許容幅）以上となる時刻があるかどう
かを判定する。

なお、この目標空燃比λ０は過渡状態にＪ３ける目標空
燃比であり、定常運転時の理論空燃比（例えば１４．７
）より、加速運転時はリッチ側へ、減速運転時はリーン
側へ幾分ずれている。

上記空燃比成分（ｕｉ　）中に設定値２２以上の時刻が
存在１れば、空燃比に急激なリーンスパークあるいはリ
ッチスパークが生じている時刻が存在していると判断し
、ステップ８１０８へ進む。また、全ての時刻で上記偏
差値（ｌｕｉ−λｏｆ）が設定ｌｌｌ′ｊΔλ以下と判
断されたら、ステップ８１１０ヘジＶンブし、タイマ２
１をリセット（τ＝Ｏ）してルーチンから外れる。

また、ステップ８１０８では、１ｕｉ−λｏ１≧２λと
なる１べての空燃比成分（ｕｉ）について最適な加減速
補正係数を篩用する。

まず、上記Ｉｕｉ−λｏ　１≧Δλとなるｕｉの生じた
時刻τｋｉにおけるＲＡＭ２０にストアされている吸入
空気量データＱｉ１エンジン回転数データＮｉ１スロッ
トル開度データθｉを読み出し、ＣＰｔＪ１８において
、時刻τに１のそれぞれについて最適の出力燃料噴射パ
ルス幅Ｔｉを目標空燃比λ０、吸入空気ＱｊＱｉから求
める。１なわち、λ０＝に−Ｑｉ／Ｔｉ　　　　　　ｋ
：定数であるため１ 、’、　Ｔｉ　　−λｏ　　／　　（ｋ−Ｑｉ）　　−
”・■で求めることができる また、出力燃料噴射パルス幅Ｔｉは、 Ｔｉ　＝Ｔｐ　Ｘ１ＩａｌｂｃｌａＸ　（Ｋｂｌｒｃｘ
ＣＯＥＦ＋Ｋａｃｃ−Ｋｄｅｃ）　　・・・・・・■Ｔ
ｐ：基本燃料噴射パルス幅 しｌａｍｂｄａ　：空燃比フィードバック補正（「ｉＫ
　ｂｌｒｃ　：学習補正係数 Ｃ０ＥＦ：スロットル開度、冷ｕ１水温、エンジン回転
数などにＪ：り定 められた補正係数 ＫａＣＣ：加速補正係数 ＫｄｅＣ：減速補正係数 であるた６、（Ｋａｃｃ　−）（ｄｅｃ　）をＫｐとす
れば、上記■、■式から Ｋｐ＝λｏ／（ｋ−Ｑｉ−ＴＦｌ　−ＬＩａｍｂｄａ）
　−Ｋｂｌｒｃ−ＣＯＥＦ　　・・・・・・■となる。

ここで、過渡状態が減速運転であればＫａｃｃ＝Ｏ１ま
た、加速運転なら）（ｄｅｃ＝Ｏとなり、また、Ｔ　＋
１　、　Ｌ　ｌａｍｂｄａ、　Ｋ　ｂｌｒｃ、　ＣＯＥ
　Ｆはエンジン回転数Ｎ、吸入空気ｆｆ１Ｑなどを基に
算出されたりあるいはマツプとして格納されて予め定め
られていて既知であるため、上記０式により、時刻τｋ
における！３３ａ加速補正係数）（ａＣＣｌあるいは最
適減速補正係数Ｋ　ｄｅｃが求められる。

そして、ステップ５１０９において上記ステップ８１０
８で求められた最適加速補正係数Ｋａｃｃ、あるいは最
適減速補正係数Ｋ　ｄｅｃを、ＲＡＭ２０に書き込まれ
ている加減速補正係数マツプ２６の該当エリアに格納さ
°れた補正係数と置き換える。

次いで、ステップ５１１０へ進み、タイマ２１をリセッ
ト（τ＝０）し、ルーチンから外れる。

一方、上記ステップ５１０１で非加減速状態と判定され
た場合、ステップ５１１１へ進み、ここで、ＦＬＡＧ＝
１かどうかが判定される。ＦＬΔＧ＝１であればタイマ
２１のｈラント中゛に、定常運転へ移行したと判定され
て、ステップ５１１２へ進む。

また、ＦＬＡＧ≠１と判定された場合、定常運転状態が
維持されていると判定されてＥＮＤヘジャンブしルーチ
ンから外れる。

また、上記ステップ５１１２ではタイマ２１のカウント
している経過時間τが設定時間τす以上かどうかを判定
づる。τ〈τＱのときは、カウント中に定常運転へ移行
したと判断してルーチンから外れる。

また、τ≧τｇと判断された場合、ステップ５１１３へ
進み、ＦＬＡＧ＝Ｏにし、上記ステップ８１０６へ入る
。

τ〈τ９中に過渡状態から定常運転へ移行した場合でも
て≧τＱとなるまではデータサンプリングを続行し、こ
の設定時間τ０における実際の空燃比Ｕ　（ｔ）の目標
空燃比λ０からの偏差（１ｔｊが所定値２２以上である
すべての時刻を読み出し、加減速補正係数の学習を行う
。

なお、タイマー２１のカウントがτ≧τ０になっても過
渡状態が続いている場合はτ−〇にリセットして再びカ
ウントを開始し、各秤センサ１１゜１３．１４，１５．
１６からのデータをＲＡＭ２０に順次ストアする。この
ＲＡＭ２０にス１〜アされたτくτり間のデータは少な
くともτ≧τ９となるまではＲＡＭ２０にストアされる
。

このようにして加減速補正係数マツプ２５の該当エリア
（Ｋ１１〜Ｋ　ｉｊ）を順次肉き換える。

なお、定常運転時は、上記各センサ１１．１４゜１５．
１６、およｑ１リニア０２センサ１３のフィードバック
補正により、定常通り空燃比制御が行われることは君う
までもない。

また、サンプリングデータを各種センサデータＱ、λ、
θ、ＴＷ、Ｎに限らず上記センサデータにより算出ある
いは、マツプ検索で得られるＴｐ。

Ｌ　ｌａｍｂｄａ、　Ｋ　ｂｌｒｃ、　ＣＯＥ　Ｆ等の
値も同時にストアし、加減速補正係数マツプ内に格納さ
れている補正係数の字型を実行する際にこれらの値を用
いるようにしてもよい。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、空燃比の検出手段
にリニア排気センサを用い、このリニア排気センサのタ
イムラグを修正し、加速運転、減速運転など過渡状態に
発生した現実のリーンスパークあるいはリッチスパーク
に対応でる吸入空気ｍ１工ンジン回転数などを遡って読
みだし、この測定値を基に、加減速補正係数マツプに格
納されている補正係数を要求空燃比に対応するように学
習し、その後は、この学習された補正値によって、過渡
時の空燃比が設定されるので、定常運転はもちろんのこ
と、過渡時においても、最適な空燃比が得られ、走行′
安定性が大幅に改善され、排気エミッションの北化が防
止され、燃料消費率の向上が図れるなど優れた効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジンの要
部概略図、第２図は制御回路のブロック図、第３図（ａ
）は吸入空気量センサから出力された吸入空気量信号（
Ｑ）の波形図、第３　ｖ４（ｂ）はクランク角センサ出
力に応じたエンジン回転数位Ｑ（Ｎ）の波形図、第３図
（Ｃ）はスロットル開度センサから出力されたスロット
ル開度信号（θ）の波形図、第３図（ｄ）はリニア０２
センサから出力された空燃比信号（λ）の波形図、第４
図は加減速補正係数マツプ、第５図は過渡時の加減速補
正学門に１１１１６フローヂヤートである。 １１・・・吸入空気量センサ、１３・・・リニア排気セ
ンサ、１４・・・スロットル開度センサ、１７・・・制
御手段、２５・・・加減速補正係数マツプ、Ｇ　（ｔ）
・・・伝達関数、Ｇ　（ｔ）−１・・・（伝達関数の）
逆行列、）（ａＣＣ・・・加速補正係数、Ｋ　ｄｃｃ・
・・減速補正係数、Ｎ・・・エンジン回転数、Ｎ：・・
・（スパーク発生時刻の）エンジン回転数、Ｑ・・・吸
入空気量、Ｑｉ・・・（スパーク発生時刻の）吸入空気
量、Ｔ１・・・出力燃料噴射パルス幅、Ｔｐ・・・基本
燃料噴射パルス幅、Ｕ（ｔ）・・・実際の空燃比、λ０
・・・目標空燃比、τｋ・・・スパーク発生時刻。 第２図　　　、１７ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加減速時の空燃比を設定する制御手段に、リニア排気セ
   ンサと、吸入吸気量センサと、スロットル開度センサと
   が接続されており、また上記制御手段には、エンジン回
   転数と基本燃料噴射パルス幅とで予め設定された加減速
   補正係数マップが設けられており、さらに上記制御手段
   には、上記スロットル開度センサからの信号により加減
   速状態を判定し、加減速開始時から一定時間上記各セン
   サからのデータをサンプリングし、次いでサンプリング
   された上記リニア排気センサからの空燃比データにより
   サンプリング時刻における実際の空燃比を伝達関数の逆
   行列にて求め、その後この実際の空燃比中のスパーク発
   生時刻を割出し、この時刻における吸入空気量とエンジ
   ン回転数および出力燃料噴射パルス幅から基本燃料噴射
   パルス幅に対する加減速補正係数を割出し、上記加減速
   補正係数マップの該当エリアを順次書換える演算手段が
   設けられていることを特徴とするエンジンの空燃比制御
   装置。