JPS6341633A - 内燃機関の学習機能付フィードバック制御装置 - 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〉 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の空燃比制御装置においては、構成部品（例え
ばエアフローメータ、燃料噴射弁、プレ、７シヤレギユ
レータ、制御装置）の製品間のバラツキや経時変化等の
要因により、λコントロール領域でベース空燃比のλ−
１からのズレを生じるので、排気中の酸素濃度を検出す
る酸素センサからのフィードバック信号に基づいて空ｍ
比をフィードバック制御するようにしている。

具体的には、エアフローメータ等により検出された吸入
空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとから基本噴射量Ｔ　Ｐ　
＝　Ｋ　ｘ　Ｑ　／　Ｎ　（Ｋは定数）を演算すると共
に主として水温に応じた各種補正係数Ｃ０ＥＦと前記フ
ィードバック信号に基づいて設定される空燃比フィード
バック補正係数αとへソテリ電圧による補正係数Ｔ８と
を演算した後定常運転時における燃料噴射量Ｔユ＝Ｔ、
ＸＣ０ＥＦＸα＋Ｔ、を演算する。

そして、例えばシングルポイントインジェクションシス
テム（以下ＳＰＩ方式）では機関の２回転毎に点火信号
等に同期して燃料噴射弁に対し前記燃料噴射量Ｔ、に対
応するパルス中の噴射パルス信号を出力し機関に燃料を
供給する。

ところで、前記空燃比フィードバック補正係数αは一定
の許容範囲（例えば１±０．２５）内で設定されている
。すなわち、空燃比フィードバック補正係数αが前記許
容範囲を超えたときに酸素センサのフィードバック信号
に拘わらず前記空燃比フィードバック補正係数αを前記
許容範囲の上限値若しくは下限値に保持して燃料噴射量
Ｔ、を演算するようにしている。

また、酸素センサのフィードバック信号が所定時間継続
してリンチ若しくはリーン状態に維持されたときには空
燃比のフィードバック制御が停止され空燃比フィードバ
ック補正係数αが一定値に保持されるようになっている
。

また、本出願人は、特開昭５９−２０３８２８号公報に
おいて、学習によりベース空燃比をλ−１にすることに
よりベース空燃比のλ＝１からのズレをなくして制御性
の向上を図り、排気特性を向上させるベース空燃比の学
習制御装置を提案している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の空燃比制御装置におい
ては、空燃比フィードバック補正係数αを前記一定の許
容範囲内で常時設定するようにしているので、以下の不
具合があった。

すなわち、運転開始初期の実際の空燃比がへ一ス空燃比
（λ−１）から例えば第６図に示すようにリーン側に大
きくずれていると、前記空燃比フィードバック補正係数
αが上限値（例えば第６図に示すように１．２５）に設
定されるので、実際の空燃比をベース空燃比に応答性良
く近づけることができないため排気特性及び運転性能の
悪化を招く。

また、実際の空燃比が所定時間リーン状態に維持される
と、前述したように空燃比フィードバック制御が停止さ
れるため、その後実際の空燃比が第６図に示すようにリ
ーン状態に維持されこれによっても排気特性及び運転性
能の悪化を招くという不具合がある。

また、前記許容範囲を単に大きく設定することも考えら
れるが、この場合には空燃比フィードバック制御Ｉ（例
えば酸素センサ）に異常が発生したときに実際の空燃比
がベース空燃比から大きくずれ、排気特性及び運転性能
の悪化を招くという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みなされたもので、学習
制御装置を備えるものにおいて、運転開始初期の空燃比
を目標空燃比（ベース空燃比）に応答性良く近づける一
方、運転開始初期を除くときには空燃比フィードバック
制御系に異常があっても実際の空燃比を目標空燃比付近
に維持させ、もって排気特性及び運転性能の向上を図る
ことを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、機関の運転状
態を検出する運転状態検出手段Ａと、検出された運転状
態に応じて基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段Ｂ
と、機関の実際の空燃比を検出する空燃比検出手段Ｃと
、検出された実際の空燃比と目標空燃比とを比較して実
際の空燃比が目標空燃比になるように空燃比フィードバ
ック補正係数を設定する空燃比フィードバック補正係数
設定手段りと、検出された運転状態と同一運転条件でＲ
ＡＭＥに記憶された学習補正係数を検索する学習補正係
数検索手段Ｆと、設定された空燃比フィードバック補正
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ＲＡＭＥ内の同一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、前記空燃比フィード
バック補正係数の基準値を略中心に設定され前記基準値
から比較的大きな偏差を有する第１上限値と第１下限値
とを設定する第１許容範囲設定手段Ｈと、前記空燃比フ
ィードバック補正係数の基準値を略中心に設定され前記
基準値から比較的小さな偏差を有する第２上限値と第２
下限値とを設定する第２許容範囲設定手段■と、学習進
行度を検出する学習進行度検出手段Ｊと、学習進行度が
小さいときに前記演算された空燃比フィードバック補正
係数と第１上限値及び第１下限値とを比較し前記空燃比
フィードバック補正係数が第１上限値未満でかつ第１下
限値を超えているときには前記空燃比フィードバック補
正係数を選択しそれ以外のときには第１上限値若しくは
第１下限値を選択する第１選択手段にと、学習進行度が
大きいときに前記演算された空燃比フィードバック補正
係数と第２上限値及び第２下限値とを比較し前記空燃比
フィードバック補正係数が第２上限値未満でかつ第２下
限値を超えているときには前記空燃比フィードバック補
正係数を選択しそれ以外のときには第２上限値若しくは
第２下限値を選択する第２選択手段りと、選択された空
燃比フィードバック補正係数。

第１上限値、第１下限値、第２上限値若しくは第２下限
値と前記演算された基本噴射量と学習補正係数とに基づ
いて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段Ｍと、演
算された燃料噴射量に対応する駆動パルス信号を燃料噴
射弁Ｎに出力する駆動パルス信号出力手段Ｏと、を備え
るようにした。

く作用〉 このようにして、学習進行度が小さいときには空燃比フ
ィードバック補正係数の許容範囲を太きくし実際の空燃
比を目標空燃比に応答性良く近づける。また、学習進行
度が大きいときには前記許容範囲を小さくし燃料噴射弁
等の経時変化に対応できるようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第４図に基づいて
説明する。

第２図において、１はＣＰＵ、２はＰ−ＲＯＭ、３は学
習制御用のＣＭＯ３−ＲＡＭ、４はアドレスデコーダで
ある。

燃料噴射量の制御のためのＣＰＵＩ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、スロットルセンサ６からのスロットル開度信
号、水温センサ７からの水温信号、空燃比検出手段とし
ての酸素センサ８からの排気中酸素濃度信号、ハソテリ
９からのバッテリ電圧があり、これらはアナログ入力イ
ンターフェース１０及びＡ／Ｄ変換器１１を介して入力
されるようになｘ、Ｃいる。１２はＡ／Ｄ変換タイミン
グコントローラである。

デジタル入力信号としては、アイドルスイッチ１３、ス
タートスイッチ１４及びニュートラルスイッチ１５から
のＯＮ・ＯＦＦ信号があり、これらはデジタル入力イン
ターフェース１６を介して人力されるようになっている
。

その他、クランク角センサ１７からの例えば１８０゜毎
のリファレンス信号と１６毎のポジション信号とがワン
ショットマルチ回路１８を介して入力されるようになっ
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っている。

ＣＰＵＩからの出力信号（燃料噴射弁への駆動パルス信
号）は、電流波形制御回路２１を介して燃料噴射弁２２
に送られるようになっている。

ここにおいて、ＣＰＵＩは第３図及び第４図に示すフロ
ーチャートに基づくプログラム（ＲＯＭ２に記憶されて
いる）に従って作動する。ここでは、ＣＰＵＩが基本噴
射量設定手段と学習補正係数検索手段と空燃比フィード
バック補正係数設定手段と学習補正係数更新手段と第１
及び第２許容範囲設定手段と第１及び第２選択手段と学
習進行度検出手段と燃料噴射量演算手段とを構成する。

また、ＣＰＵＩと電流波形制御回路２１とにより、駆動
パルス出力手段が構成される。また、エアフローメータ
５とクランク角センサ１７とにより運転状態検出手段が
構成される。

次に作用を第３図及び第４図に示すフローチャートに従
って説明する。

Ｓｌでエアフローメータ５からの信号によって得られる
吸入空気流量Ｑとクランク角センサ１７からの信号によ
って得られるエンジン回転数Ｎとから基本噴射Ｉｔ　Ｔ
　ｐ　　（＝　Ｋ　Ｘ　Ｑ　／　Ｎ　）を演算する。

Ｓ２で後述する各種増量補正係数Ｃ０ＥＦを設定する。

Ｓ３で酸素センサ８からの出力とスライスレベルとを比
較して比例積分制御により空燃比フィードバック補正係
数αを設定する。

Ｓ４でハソテリ９からのバッテリ電圧に基づいて電圧補
正分子、を設定する。

Ｓ５でエンジン回転数Ｎ及び基本噴射量（負荷）Ｔｐか
ら学習補正係数ＫＬＲφを検索する。尚、回転数Ｎ及び
負荷Ｔ、に対する学習補正係数ＫＬＲφのマツプは書換
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ＫＬＲφ＝１となっている。

８６〜Ｓ９は定常状態を検出するために設けられており
、Ｓ６で車速センサ１９からの信号に基づいて車速の変
化を判定し、Ｓ７でニュートラルスイッチ１５からの信
号に基づいてギア位置を判定し１、Ｓ８でスロットルセ
ンサ６からの信号に基づいてスロットル開度の変化を判
定し、Ｓ９で所定時間経過したか否かを判定して所定時
間内であれば、Ｓ６へ戻る。こうして、所定時間内に車
速の変化が所定値以下で、かつギアが入っており、かつ
スロットル開度の変化が所定値以下の場合は、定常状態
であると判定し、３１０．　　Ｓｌｌでの学習補正係数
ＫＬＲφの修正を行うようにする。また、所定時間内の
任意の時点で車速の変化が所定値を超えた場合、ニュー
トラルになった場合、又はスロットル開度の変化が所定
値を超えた場合は、過渡状態であると判定し、ＳＩＯ，
Ｓ１１での学習補正係数Ｋｌφの修正を行わないように
する。

尚、定常状態であることの検出は、酸素センサ出力のリ
ッチ／リーン反転、αの状態、運転パラメータの組合わ
せ等の方法も考えられるが、応答とのマツチングを考え
ると、車速変化分、ギア位置（ユニ７トラル以外）、ス
ロットル開度変化分の組合わせが所定状態になった後、
所定時間経過するという条件で判断するのが容易である
。

定常状態と判定された場合の学習補正係数ＫＬＲφの修
正は次の通り行われる。

ＳＩＯで今回の空燃比フィードバック補正係数αと、エ
ンジン回転数Ｎ及び負荷Ｔ４とに基づいて検索された学
習補正係数ＫＬＲφと、から新たな学習補正係数ＫＬＲ
を求める。

ＫＬＲ＋ＫＬｌφ＋Δα／Ｍ 尚、Δαはαの基準値（αｌ）からの偏差量を示し、Δ
α−α−α１であり、基準値α、は一般には１となる。

またＭは定数（１より大）である。

３１１で新たな学習補正係数に、ＲをＲＡＭ３の対応す
るエンジン回転数Ｎと負荷Ｔｐのところへ書込む。すな
わち、ＲＡＭａ内のデータを更新する。

３１２では、Ｓ３にて設定された空燃比フィードバック
補正係数αが後述する許容範囲の上限値αＵ以上か否か
を判定し、ＹＥＳのときには３１３に進みＮＯのときに
はＳ１４に進む。

Ｓ１３では許容範囲の上＠値αｕｔを空燃比フィードバ
ック補正係数αの代わりに設定する。

３１４ではＳ３にて設定された空燃比フィードパツク補
正係数αが後述する許容範囲の下限値αＬＬ以下か否か
を判定し、ＹＥＳのときにはＳ１５に進みＮＯのときに
は３１６に進む。

Ｓ１５では許容範囲の下限値αＬＬを空燃比フィードバ
ック補正係数αの代わりに設定し、また３１６ではＳ３
にて設定された空燃比フィードバック補正係数αを設定
する。

３１７では設定された空燃比フィードバック補正係数α
、上限稙αＬＩＬ＋下限値αＬＬのいずれかと学習補正
係数ＫＬｌｌ等とに基づいて燃料噴射量Ｔ、を次式に従
って演算する。

Ｔ、＝Ｔ、ＸＣ０ＥＦＸα（αＵＬ＋　　αＬＬ）　Ｘ
ＫＬＲ＋ＴＳ ここで、Ｃ０ＥＦは１　＋　Ｋ　ｔｗ　＋　Ｋ　ｕｓ　
＋　Ｋ　ａｃｃ＋に−で表され、ＫｔＷは水温増量補正
係数、Ｋ　ａｓは始動及び始動後増量補正係数、Ｋ　ａ
　ｃ　ｃは加速増量補正係数である。

そして、演算された燃料噴射量Ｔ８に対応する駆動パル
ス信号を燃料噴射弁２２に出力し機関に燃料を供給する
。

次に、前記許容範囲の上限値α。、と下限値αＬＬとの
設定に関し第４図のフローチャートに従って説明する。

Ｓ２１では、学習制御が開始されたか否かを判定し、Ｙ
ＥＳのときには３２２に進みＮｏのときにはＳ２３に進
む。

３２２では、前回の学習補正係数ＫＬＲφと今回の学習
補正係数ＫＬ、ｌとの係数差ΔＫＬＲ（−ＫＬＩＩ　　
Ｋ■φ）を演算し、Ｓ２４に進む。

３２４では前記係数差ΔＫＬＲが所定値以下になったか
否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ２５に進みＮｏのと
きにはＳ２３に進む。ここで、学習開始初期には学習補
正係数ＫＬＲば第５図に示すように急激に立上がりその
後学習が進むと学習補正係数Ｋｌの変化が緩やかになる
。

Ｓ２５では係数差Δに、Ｒが所定値以下となったとき（
第５図中Ａ点）に学習回数のカウントを開始し、３２６
ではカウントされた学習回数が所定値になったか否かを
判定し、ＹＥＳのとき（第５図中Ｂ点）にはＳ２７に進
み、ＮＯのときには３２３に進む。

Ｓ２３では、第１上限値αＵＬＩ　と第１下限値αＬｌ
＋とを設定する。この第１上限値αＵＬＩ　は第５図に
示すように空燃比フィードバック補正係数αの基準値（
本実施例では１）からの偏差０．５をもって１．５に設
定され、第１下限値αＬＬＩは第５図に示すように前記
基準値からの偏差０．５をもって０．５に設定されてい
る。

３２７では、第２上限値αｔＩＬ□と第２下限値αＬＬ
ｚとを設定する。この第２上限値αＬＩＬ２は従来例と
同様に第５図に示すように空燃比フィードバック補正係
数αの基準値（本実施例では１）からの偏差０．２５を
もって１．２５に設定され、第２下限値αＬＬ２は従来
例と同様に第５図に示すように前記基準値からの偏差０
．２５をもって０．７５に設定されている。

このようにして設定された第１上限値α９，１及び第１
下限値αＬＬＩ若しくは第２上限値αＵ１−２及び第２
上限値αＬＬｆｆｉに基づいて第３図のフローチャート
のＳ１２．　　Ｓ１４では空燃比フィードバック補正係
数αとの比較を行う。

したがって、学習がある程度進む（第５図中Ｂ点）まで
は、第５図に示すように上限値α。、−と下限値αＬＬ
とが偏差が比較的大きな第１上限値αＴＩＬＬと第１下
限値αＬＬＩ　とに設定され、その後、第５図に示すよ
うに上限値αＵＬと下限値α１．とが偏差が比較的小さ
な第２上限値α。、２と第２下限値αＬＬＺとに設定さ
れている。

このため、学習がある程度進むまでは第１上限値αＵＬ
＋　と第１下限値α４４．との許容範囲α、１の間で空
燃比フィードバック補正係数αを大きく変化させること
ができる。これにより、運転開始初期の実際の空燃比が
ベース空燃比から例えば第５図に示すようにリーン側に
大きくずれていても、前記空燃比フィードバック補正係
数αを大きく変化させることにより、実際の空燃比を応
答性良くベース空燃比に近づけることができ、もって排
気特性及び運転性能の向上を図れる。また、空燃比がリ
ーン状態若しくはリッチ状態に所定時間継続したときに
空燃比フィードバック補正係数αを一定値に保持するも
のにおいても実際の空燃比が短時間でベース空燃比に近
づくため、一定値に保持されることがない。

また、学習がある程度進んだ時点（第５図中Ｂ点）から
は、偏差が比較的小さな第２上限値αｔｌＬＺと第２下
限値αＬＬＩとの許容範囲αＬ２で空燃比フィードバッ
ク補正係数αを小さく変化させることになるが、この時
点では学習制御と空燃比フィードバック制御とにより実
際の空燃比がベース空燃比付近に近づいている。このた
め、燃料噴射弁２２等の経時変化に対する空燃比フィー
ドバック制御ですみ、空燃比フィードバック補正係数α
の変化は小さくなり、前記許容範囲が小さくても充分で
ある。また、このときフィードバック制御系に異常があ
っても空燃比フィードバック補正係数αの変化が小さく
排気特性及び運転性能の悪化を抑制できる。

尚、学習の進行度の検出は車両走行距離、学習時間或い
は暖機後の経過時間等により行ってもよい。

〈発明の効果〉 ■９ 本発明は、以上説明したように、学習の進行度が小さい
ときには比較的大きな許容範囲内で空燃比フィードバッ
ク補正係数を変化させる一方、学習の進行度が大きくな
ったときに比較的小さな許容範囲内で前記空燃比フィー
ドバック補正係数を変化させるようにしたので、運転開
始初期に実際の空燃比が目標空燃比から大きくずれてい
ても応答性良く実際の空燃比を目標空燃比に近づけるこ
とができ、もって排気特性及び運転性能の向上を図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図及び第４図は同上のフロー
チャート、第５図は同上の作用を説明するための図、第
６図は従来の欠点を説明するための図である。 １・・・ＣＰＵ　　　５・・・エアフローメータ８・・
・酸素センサ　　１７・・・クランク角センサ２１・・
・電流波形制御回路　　２２・・・燃料噴射弁第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出さ
   れた運転状態に応じて基本噴射量を設定する基本噴射量
   設定手段と、機関の実際の空燃比を検出する空燃比検出
   手段と、検出された実際の空燃比と目標空燃比とを比較
   して実際の空燃比が目標空燃比になるように空燃比フィ
   ードバック補正係数を設定する空燃比フィードバック補
   正係数設定手段と、検出された運転状態と同一運転条件
   でＲＡＭに記憶された学習補正係数を検索する学習補正
   係数検索手段と、設定された空燃比フィードバック補正
   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、前記空燃比フィードバ
   ック補正係数の基準値を略中心に設定され前記基準値か
   ら比較的大きな偏差を有する第１上限値と第１下限値と
   を設定する第１許容範囲設定手段と、前記空燃比フィー
   ドバック補正係数の基準値を略中心に設定され前記基準
   値から比較的小さな偏差を有する第２上限値と第２下限
   値とを設定する第２許容範囲設定手段と、学習進行度を
   検出する学習進行度検出手段と、学習進行度が小さいと
   きに前記演算された空燃比フィードバック補正係数と第
   １上限値及び第１下限値とを比較し前記空燃比フィード
   バック補正係数が第１上限値未満でかつ第１下限値を超
   えているときには前記空燃比フィードバック補正係数を
   選択しそれ以外のときには第１上限値若しくは第１下限
   値を選択する第１選択手段と、学習進行度が大きいとき
   に前記演算された空燃比フィードバック補正係数と第２
   上限値及び第２下限値とを比較し前記空燃比フィードバ
   ック補正係数が第２上限値未満でかつ第２下限値を超え
   ているときには前記空燃比フィードバック補正係数を選
   択しそれ以外のときには第２上限値若しくは第２下限値
   を選択する第２選択手段と、選択された空燃比フィード
   バック補正係数、第１上限値、第１下限値、第２上限値
   若しくは第２下限値と前記演算された基本噴射量と学習
   補正係数とに基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量
   演算手段と、演算された燃料噴射量に対応する駆動パル
   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、を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
   置。