JPS6346255B2 - - 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排気ガス成分によつて空燃
比を検出し、この検出信号によつてエンジンに供
給する混合気の空燃比を所定空燃比に帰還制御す
る空燃比制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の空燃比制御方法は、空燃比センサの出力
による単なる積分制御であつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このためエンジンの運転の過渡時において、基
本空燃比の変動が前記積分制御の補正速度より速
いと補正が追い着かない。また空燃比センサが不
活性な場合においては、空燃比の帰還制御ができ
ない等、充分な空燃比制御ができず排気ガスの悪
化がもたらされていた。

そこで、本発明は、空燃比センサによる閉ルー
プ制御時には閉ループ制御の応答遅れを補償して
空燃比の制御精度及び応答性を向上させることが
できると共に、空燃比センサの不活性などによる
開ループ制御時にも空燃比の制御精度を向上さ
せ、従つて種々の運転状態において排気浄化及び
運転性を良好にでき、しかも読み書き可能な不揮
発性メモリ内への第３の値（いわゆる学習値）の
書換記憶処理を簡便な方法によつてシステムの負
担を増やさずとも十分効果的に行うことができ、
さらに、車載バツテリーの端子外れや電気的ノイ
ズ等によつて前記不揮発性メモリ内の学習値が異
常な値になつたままで制御が行われるのを防止
し、空燃比の制御精度及びシステムの信頼性を向
上することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明は、エンジンに与える混合気
の空燃比を制御する方法であつて、読み書き可能
な不揮発性メモリ内の第１の番地にモニター値を
記憶すると共に、複数の第３の値をエンジン運転
状態に対応させて前記不揮発性メモリ内の第２の
番地に記憶しておき、前記メモリ内のモニター値
が誤つた値であるか否かを判別し、誤つた値であ
るときは、前記メモリ内の第１の番地に前記設定
値をモニター値として書換記憶すると共に、前記
メモリ内の第２の番地に所定の初期値を複数の第
３の値として書換記憶するステツプと、エンジン
の運転状態に応じてエンジンに与える基本燃料量
を示す第１の値を決定するステツプと、エンジン
の排気ガス成分により空燃比を検出する空燃比セ
ンサの信号を積分処理して、前記第１の値を補正
するための第２の値を決定するステツプと、前記
第１の値の修正不要を示す所定基準値と前記第２
の値との偏差に応じて、エンジン運転状態に対応
して前記不揮発性メモリ内の第２の番地に記憶さ
れた前記第３の値を修正するステツプと、エンジ
ンに与えるべき要求燃料量を示す第４の値を決定
するにあたり、前記空燃比センサによる閉ループ
制御が実行されているときは前記第２、３の値に
よつて前記第１の値を補正することによつて前記
第４の値を決定し、一方、開ループ制御のときは
少なくとも前記第３の値によつて前記第１の値を
補正することによつて前記第４の値を決定するス
テツプとを含み、少なくとも前記第４の値を用い
てエンジンに与える燃料量を調整し空燃比を制御
することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す一実施例につき説明す
る。第１図は第１実施例を示すもので、エンジン
１は自動車に積載される公知の４サイクル火花点
火式エンジンで、燃焼用空気をエアクリーナ２、
吸気管３、スロツトル弁４を経て吸入する。また
燃料は図示しない燃料系から各気筒に対応して設
けられた電磁式燃料噴射弁５を介して供給され
る。燃焼後の排気ガスは排気マニホールド６、排
気管７、三元触媒コンバータ８等を経て大気に放
出される。吸気管３にはエンジン１に吸入される
吸気量を検出し、吸気量に応じたアナログ電圧を
出力するポテンシヨメータ式吸気量センサ１１及
びエンジン１に吸入される空気の温度を検出し、
吸気温に応じたアナログ電圧（アナログ検出信
号）を出力するサーミスタ式吸気温センサ１２が
設置されている。また、エンジン１には冷却水温
を検出し、冷却水温に応じたアナログ電圧（アナ
ログ検出信号）を出力するサーミスタ式水温セン
サ１３が設置されており、さらに排気マニホール
ド６には排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出
し、空燃比が理論空燃比より小さい（リツチ）と
１ボルト程度（高レベル）、理論空燃比により大
きい（リーン）と0.1ボルト程度（低レベル）の
電圧を出力する空燃比センサ１４が設置されてい
る。回転速度（数）センサ１５は、エンジン１の
クランク軸の回転速度を検出し、回転速度に応じ
た周波数のパルス信号を出力する。この回転速度
（数）センサ１５としては例えば点火装置の点火
コイルを用いればよく、点火コイルの１次側端子
からの点火パルス信号を回転速度信号とすればよ
い。制御回路２０は、各センサ１１〜１５の検出
信号に基いて燃料噴射量を演算する回路で、電磁
式燃料噴射弁５の開弁時間を制御することにより
燃料噴射量を調整する。

第２図により制御回路２０について説明する。
１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセツ
サ（CPU）である。１０１は回転数カウンタで
回転速度（数）センサ１５からの信号よりエンジ
ン回転数をカウントする回転数カウンタである。
またこの回転数カウンタ１０１はエンジン回転に
同期して割り込み制御部１０２に割り込み指令信
号を送る。割り込み制御部１０２はこの信号を受
けると、コモンバス１５０を通じてマイクロプロ
セツサ１００に割り込み信号を出力する。１０３
はデジタル入力ポートで空燃比センサ１４の信号
や図示しないスタータの作動をオンオフするスタ
ータスイツチ１６からのスタータ信号等のデジタ
ル信号をマイクロプロセツサ１００に伝達する。
１０４はアナログマルチプレクサとＡ−Ｄ変換器
から成るアナログ入力ポートで吸気量センサ１
１、吸気温センサ１２、冷却水温１３からの各信
号をＡ−Ｄ変換して順次マイクロプロセツサ１０
０に読み込ませる機能を持つ。これら各ユニツト
１０１，１０２，１０３，１０４の出力情報はコ
モンバス１５０を通してマイクロプロセツサ１０
０に伝達される。１０５は電源回路で後述する
RAM１０７に電源を供給する。１７はバツテ
リ、１８はキースイツチであるが電源回路１０５
はキースイツチ１８を通さず直接、バツテリー１
７に接続されている。よつて後述するRAM１０
７はキースイツチ１８に関係無く常時電源が印加
されている。１０６も電源回路であるがキースイ
ツチ１８を通してバツテリー１７に接続されてい
る。電源回路１０６は後述するRAM１０７以外
の部分に電源を供給する。１０７はプログラム動
作中一時使用される一時記憶ユニツト（RAM）
であるが前述の様にキースイツチ１８に関係なく
常時電源が印加されキースイツチ１８をOFFに
して機関の運転を停止しても記憶内容が消失しな
い構成となつていて不揮発性メモリをなす。後述
する第３の補正量K₃もこのRAM１０７に記憶さ
れている。１０８はプログラムや各種の定数等を
記憶しておく読み出し専用メモリ（ROM）であ
る。１０９はレジスタを含む燃料噴射時間制御用
カウンタでダウンカウンタより成り、マイクロプ
ロセツサ（CPU）１００で演算された電磁式燃
料噴射弁５の開弁時間つまり燃料噴射量を表すデ
ジタル信号を実際の電磁式燃料噴射弁５の開弁時
間を与えるパルス時間幅のパルス信号に変換す
る。１１０は電磁式燃料噴射弁５を駆動する電力
増幅部である。１１１はタイマーで経過時間を測
定しCPU１００に伝達する。

回転数カウンタ１０１は回転数センサ１５の出
力によりエンジン１回転に１回エンジン回転数を
測定し、その測定の終了時に割り込み制御部１０
２に割り込み指令信号を供給する。割り込み制御
部１０２はその信号から割り込み信号を発生し、
マイクロプロセツサ１００に燃料噴射量の演算を
行なう割り込み処理ルーチンを実行させる。

第３図はマイクロプロセツサ１００の概略フロ
ーチヤートを示すものでこのフローチヤートに基
づきマイクロプロセツサ１００の機能を説明する
と共に構成全体の作動をも説明する。キースイツ
チ１８並びにスタータスイツチ１６がONしてエ
ンジンが始動されると第１ステツプ１０００のス
タートにてメインルーチンの演算処理が開始され
ステツプ１００１にて初期化の処理が実行され、
ステツプ１００２においてアナログ入力ポート１
０４からの冷却水温、吸気温に応じたデジタル値
を読み込む。ステツプ１００３ではその結果よ
り、例えば、特開昭53−14232号公報に記載され
るごとく、冷却水温、吸気温に対応してそれぞれ
求められた水温補正係数と吸気温補正係数とを乗
算することにより水温と吸気温とに対応する第１
の補正量K₁を演算し、結果をRAM１０７に格納
する。ステツプ１００４ではデジタル入力ポート
より空燃比センサ１４の信号を入力し、タイマー
１１１による経過時間の関数として後述する第２
の補正量K₂を増減しこの補正量K₂つまり積分処
理情報をRAM１０７に格納する。第４図はこの
積分処理情報としての第２の値に相当する第２の
補正量K₂を増減するつまり積分する処理ステツ
プ１００４の詳細なフローチヤートである。まず
ステツプ４００では空燃比検出器が活性状態とな
つているかどうか、または冷却水温等から空燃比
の帰還制御ができるか否かを判定し、帰還制御で
きない時つまりオープンループの時はステツプ４
０６に進み補正量K₂をK₂＝１とし、ステツプ４
０５に進む。帰還制御できる場合はステツプ４０
１に進む。ステツプ４０１では経過時間が単位時
間△t₁過ぎたか測定し、過ぎていなければK₂の補
正をせずにこの処理ステツプ１００４を終了す
る。時間が△t₁だけ経過しているとステツプ４０
２に進み空燃比がリツチであつて空燃比センサ１
４の出力がリツチである高レベル信号であればス
テツプ４０３に進み以前のサイクルで求めたK₂
を△K₂だけ減少させ、ステツプ４０５に進み、
この新しい補正量K₂をRAM１０７に格納する。
ステツプ４０２において空燃比がリーンであつて
空燃比センサ１４の出力がリーンを示す低レベル
信号であればステツプ４０４に進みK₂を△K₂だ
け増加させステツプ４０５に進む。この様にして
補正量K₂を増減させる。第３図のステツプ１０
０５では第３の値に相当する第３の補正量K₃を
増減演算し、結果をRAM１０７に格納する。第
５図はこの補正量K₃を演算処理し格納するつま
り記憶処理するステツプ１００５の詳細なフロー
チヤートである。ステツプ５０１では経過時間が
単位時間△t₂過ぎたか測定し△t₂経過していない
ときは記憶処理ステツプ１００５を終了し、経過
しているとステツプ５０２に進みK₂の値を判定
する。K₂＝１ならば何もせずこの処理ステツプ
１００５を終了する。なお補正量K₃は吸入吸気
量Ｑと、エンジン回転数Ｎとによつて第６図の様
なマツプを形成している。吸気量Ｑについてｍ番
目、エンジン回転数Ｎについてｎ番目に相当する
マツプ上の補正量K₃をK^m _oと表わしている。本実
施例ではこのRAM１０７内のマツプはエンジン
回転数Ｎについては200r.p.mおきに、また吸入空
気量Ｑについてはアイドルからフルスロツトルま
でを32分割している。ステツプ５０２でK₂＜１
のときはステツプ５０３に進みK^m _oを△K₃だけ減
少しステツプ５０５でその結果をRAM１０７に
格納する。ステツプ５０２でK₂＞１のときはス
テツプ５０４に進み以前のサイクルで求めた補正
量K^m _oを△K₃だけ増加しステツプ５０５に進み、
この処理ステツプ１００５を終了する。メインル
ーチンでのステツプ１００５が終了するとステツ
プ１００２へもどる。

なおステツプ１００１の初期化の処理は次のこ
とをも実行する。すなわち車両の車検や修理の時
にバツテリをはずすことがある。このためRAM
１０７に格納された補正量K₃がこわれて無意味
な値になることがある。よつてバツテリがはずれ
たかどうかを検出するために通常RAM１０７の
特定の番地に、モニター値としてあらかじめ決め
られたパターンの定数を入れておく。プログラム
が起動した時にこの定数の値がこわれているか否
かつまり誤つた値であるか否かを判別し、誤つた
値であるならバツテリーがはずされたものとし
て、補正量K₃のすべての値を１にイニシヤライ
ズし、前記決められたパターンの定数を再設定す
る。次回の起動時にパターン定数がこわれていな
かつたらK₃のイニシヤライズは行わない。

通常は1002〜1005のメインルーチンの処理を制
御プログラムに従つてくり返し実行する。割り込
み制御部１０２からの燃料噴射量演算の割り込み
信号が入力されると、マイクロプロセツサ１００
はメインルーチンの処理中であつても直ちにその
処理を中断しステツプ１０１０の割り込み処理ル
ーチンに移る。ステツプ１０１１では回転数カウ
ンタ１０１からのエンジン回転数Ｎを表わす信号
を取り込み、次にステツプ１０１２にてアナログ
入力ポート１０４から吸入空気量（吸気量）Ｑを
表わす信号を取り込み、次にステツプ１０１３で
は回転数Ｎと吸気量Ｑをメインルーチンの演算処
理における補正量K₃の記憶処理のためのパラメ
ータとして使用するためにRAM１０７に格納す
る。次にステツプ１０１４にてエンジン回転数Ｎ
と吸入空気量Ｑから決まる基本的な燃料噴射量を
示す第19値（つまり電磁式燃料噴射弁５の噴射時
間幅ｔ）を計算する。計算式はｔ＝Ｆ×Ｑ／Ｎ （Ｆ：定数）である。次にステツプ１０１５では
メインルーチンで求めた燃料噴射用の各種の補正
量をRAM１０７から読み出し空燃比を決定する
噴射量を示す第４の値（噴射時間幅）の補正計算
を行う。噴射時間幅Ｔの計算式はＴ＝ｔ×K₁×
K₂×K₃である。次にステツプ１０１６にて補正
計算した燃量噴射量のデータをカウンタ１０９に
セツトする。次にステツプ１０１７に進みメイン
ルーチンに復帰する。メインルーチンに復帰する
際は割り込み処理で中断したときの処理ステツプ
に戻る。

マイクロプロセツサ１００の概略の機能は以上
の通りである。

以上の様にして第３の補正量K₃（＝K^m _o）は吸
入空気量とエンジン回転数に応じてたくさん準備
されているのでエンジンの運転状態に対応した適
正な補正量を既時に使用することができる。過渡
時を含む全運転条件に対して、応答の早い制御が
できる。さらに第３の補正量K₃は運転状態に対
応して修正されてゆくので、エンジンやセンサの
経時変化や劣化に対して自動的に修正できる。な
お上記実施例のものにおいてエンジンを一定条件
で運転し続けると補正量K₃は全体のうちの同一
のK^m _oばかり修正され、K^m _oに対しK^m+1 _o+1やK^m-1 _o-1等
にK^m _o近くの値との差が大になり過ぎる場合があ
るのでK^m _oの周囲も同時に学習し修正することも
可能である。この場合は上記実施例のメインルー
チンの補正量K₃の演算処理ステツプ１００５に
おいて、積分処理情報としての補正量K₂がK₂＞
１のとき第５図におけるステツプ５０４は K^m _o＝K^m _o＋３△kn₁ Ｋｍ±１ ｎ±１＝Ｋｍ±１ ｎ±１＋２△kn Ｋｍ±２ ｎ±１＝Ｋｍ±２ ｎ±１＋△kn Ｋｍ±１ ｎ±２＝Ｋｍ±１ ｎ±１＋△kn Ｋｍ±２ ｎ±２＝Ｋｍ±２ ｎ±２＋△kn となる処理を実行するようプログラムする。すな
わち、中心になるK^m _oの修正量を３とすると、１
つだけとなりに対しては２、２つとなりに対して
は１だけ同方向に修正するようにしてある。K₂
＜１のときはステツプ５０３において上記同様に
して減算処理し、RAM１０７にそれぞれ格納す
る。

また上記実施例においては補正量K₃＝K^m _oは
RAM１０７内に前に書き込まれた値に補正量K₂
の正負に応じて所定の補正量△K₃（或いは３△
kn、２△kn、△kn）を加減算することにより求
めたものであつたが、補正量K₂に定数α若しく
はエンジン状態に応じて変化する値αnを乗算し
てこのK₃を求めることも可能である。

また上記実施例においては補正量K₃をRAM１
０７に分割して格納するためのパラメータとして
吸入空気量とエンジン回転数とを用い、第６図に
示すように所定間隔毎に分割してマツプを形成し
たが、このものではK₃の数つまりはメモリー数
が多くなり、コストアツプや信頼性の低下の心配
があるため、第７図に示す第２実施例では補正量
K₃の区別けはエンジンの加速、減速、定常と３
つ程度にし、それぞれK^m ₁、K^m ₂、K^m ₃とし、パラメ
ータは吸入空気量Ｑだけとしてもよい。加速、減
速の判定は吸入空気量または回転数の増減量（微
分値）で判定する。または前記基本燃料供給量ｔ
＝ＦＱ／Ｎの大小で判定するか、またはスロツトル の全閉位置検出スイツチ（IDLE SW）のONま
たはOFFしてから一定時間、例えば５秒を判定
値としても良い。なお第７図は加速、減速、定常
の３種の判定による補正量K₃の立体マツプを示
すグラフである。

また上記各実施例では補正量K₃をRAM１０７
に分割して格納するためのエンジンパラメータと
して吸入空気量を使用したが他に例えば吸入負圧
スロツトル弁開度を用いてもよいことは勿論であ
る。

また上記実施例においては、補正量K₃を演算
し記憶処理するステツプ１００５において単位時
間△t₂経過毎にK₃を演算し書き替え（格納）する
ように処理しているがエンジンの単位回転△Ｎ毎
にK₃の演算書き替え処理を行なうようにしても
よいことは勿論であり、この場合単位回転△Ｎは
エンジン定常時は30回転ぐらい加減速等の過渡時
は20回転ぐらいが制御応答性、制御精度の点で良
好である。

また上記実施例では空燃比の制御を電子制御燃
料噴射における噴射量の補正量を修正することで
行つたものを示したが、気化器における燃料供給
給量或いは気化器をバイパスする空気量、更には
エンジン排気系に供給する２次空気の量の補正量
を修正することで空燃比の制御を行なうものにつ
いても勿論適用できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明では、空燃比センサの
出力を積分処理して、エンジンに与える基本燃料
量を示す第１の値を補正る第２の値を求め、この
第２の値と、前記第１の値の修正不要を示す所定
基準値との偏差に応じて、エンジン運転状態に対
応させて不揮発性メモリ内に記憶した複数の第３
の値（いわゆる学習値）の少なくとも１つを、前
記偏差を減少させる方向に修正するようにし、空
燃比センサによる閉ループ制御時には、前記第
２、３の値によつて前記第１の値を補正すること
によつて要求燃料量を決定し、一方、開ループ制
御時には少なくとも前記第３の値によつて前記第
１の値を補正することによつて要求燃料量を決定
している。

それによつて、閉ループ制御時には閉ループ制
御の応答遅れを学習値により効果的に補償して空
燃比の制御精度及び応答性を向上させることがで
きると共に、空燃比センサの不活性などによる開
ループ制御時にも空燃比の制御精度を向上させ、
従つて種々の運転状態において排気浄化及び運転
性を良好にできる。

しかも、前記不揮発性メモリ内への学習値の書
換処理は、前記第２の値と前記所定基準値との偏
差に応じて行うのみでよく、簡便な方向によつて
システムの負担を増やさずとも十分な効果を期待
できる。

さらに、前記不揮発性メモリ内の第１の番地に
モニター値を記憶すると共に、複数の第３の値を
第２の番地に記憶しておき、前記メモリ内のモニ
ターが誤つた値であるか否かを判別し、誤つた値
であるときは、前記メモリ内の第１の番地に所定
の設定値をモニター値として書換記憶すると共
に、前記メモリ内の第２の番地に所定の初期値を
複数の第３の値として書換記憶している。

それによつて車載バツテリーの端子外れや電気
的ノイズ等によつて前記不揮発性メモリ内の学習
値が異常な値になつたままで制御が行われるのを
防止し、前述の効果と相俟つて空燃比の制御精度
及びシステムの信頼性を一層向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す全体構成
図、第２図は第１図に示す制御回路のブロツク
図、第３図は第２図に示すマイクロプロセツサの
概略のフローチヤート、第４図は第３図に示すス
テツプ１００４の詳細なフローチヤート、第５図
は第３図に示すステツプ１００５の詳細なフロー
チヤート、第６図は第１実施例の作動を説明する
ために用いる補正量K₃のマツプ、第７図は本発
明の第２実施例の作動を説明するために用いる補
正量K₃の立体マツプを示すグラフである。 １……エンジン、１１……空気量センサ、１４
……空燃比センサ、１５……回転速度センサ、２
０……制御回路、１００……マイクロプロセツサ
（CPU）、１０７……不揮発性メモリをなす一時
記憶ユニツト（RAM）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンに与える混合気の空燃比を制御する
   方法であつて、 読み書き可能な不揮発性メモリ内の第１の番地
   にモニター値を記憶すると共に、複数の第３の値
   をエンジン運転状態に対応させて前記不揮発性メ
   モリ内の第２の番地に記憶しておき、前記メモリ
   内のモニター値が誤つた値であるか否かを判別
   し、誤つた値であるときは、前記メモリ内の第１
   の番地に所定の設定値をモニター値として書換記
   憶すると共に、前記メモリ内の第２の番地に所定
   の初期値を複数の第３の値として書換記憶するス
   テツプと、 エンジンの運転状態に応じてエンジンに与える
   基本燃料量を示す第１の値を決定するステツプ
   と、 エンジンの排気ガス成分により空燃比を検出す
   る空燃比センサの信号を積分処理して、前記第１
   の値を補生するための第２の値を決定するステツ
   プと、 前記第１の値の修正不要を示す所定基準値と前
   記第２の値との偏差に応じて、エンジン運転状態
   に対応して前記不揮発性メモリ内の第２の番地に
   記憶された前記第３の値を修正するステツプと、 エンジンに与えるべき要求燃料量を示す第４の
   値を決定するにあたり、前記空燃比センサによる
   閉ループ制御が実行されているときは前記第２、
   ３の値によつて前記第１の値を補正することによ
   つて前記第４の値を決定し、一方、閉ループ制御
   のときは少なくとも前記第３の値によつて前記第
   １の値を補正することによつて前記第４の値を決
   定するステツプとを含み、 少なくとも前記第４の値を用いてエンジンに与
   える燃料量を調整し空燃比を制御することを特徴
   とする空燃比制御方法。