JPH01305146A - 内燃機関の空燃比の学習制御装置 - 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、空燃比フィードバック制御機能をもつ電子制
御燃料供給装置を有する内燃機関の空燃比の学習制御装
置に関し、特にエアコン等の大きな外部負荷が加えられ
たときに吸気スロットル弁をバイパスする空気量を増大
して出力を高めるようにした内燃機関におけるの空燃比
の学習制？１１機能を高めるようにした装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、空燃比フィードバック制御機能を持つ電子制御燃
料供給装置を有する内燃機関においては、特開昭６１−
１９０１４１号公報に示されるような空燃比の学習制御
装置が採用されている。

これは、吸入空気流量及び機関回転数から算出される基
本燃料供給量を、機関の排気系に設けた０□センサから
の空燃比検出信号に基づいて、比例積分制御等により設
定されるフィードバック補正係数により補正して燃料供
給量を演算し、空燃比を目標空燃比にフィードバック補
正係数制御するものにおいて、空燃比フィードバック制
御中のフィードバック補正係数の基準値からの偏差を予
め定めた機関運転状態のエリア毎に学習補正係数を定め
燃料供給量の設定にあたって、基本燃料供給量を前記学
習補正係数によって補正して、フィードバック補正係数
による補正なしで演算される燃料供給量により得られる
ベース空燃比を目標空燃比に一致させるようにし、空燃
比フィードバック制御中はこれをさらにフィードバック
補正係数により補正して燃料供給量を演算するものであ
る。

これによれば、空燃比フィードバック制御中は過渡運転
時におけるフィードバック制御の追従遅れを無くすこと
ができ、空燃比フィードバック制御停止時においては所
望の空燃比を正確に得ることができる。

一方、エアコン等大きな外部負荷が加えられたときに、
スロットル弁をバイパスする通路に設けたファーストア
イドル制御弁を開弁することにより、バイパス空気流量
を増大しこれに応じて燃料供給量も増量されることによ
って出力アップを図ったものが一般化してきている。

そして、かかるファーストアイドル制御弁材の内燃機関
において、外部負荷が加えられてファーストアイドル制
御弁が開弁したときには、前記エリア別の学習補正係数
とは別に設定した第２の学習補正係数を同様の方式で修
正学習すると共に、そのときの吸入空気流量の検出値を
記憶しておき、該第２の学習補正係数を現在の吸入空気
流量の検出値に対する記憶された検出値の割合骨だけ第
１の学習補正係数に加算した値を総学習補正係数として
設定するようにしたものがある。

このものでは、アイドル時に前記ファーストアイドル制
御弁が開かれて吸入空気流量が大きく変化した場合でも
、第２の学習補正係数による学習機能により、空燃比の
変化を抑制できる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のような外部負荷増加用に専用の第２の
学習補正係数を用いて学習を行うようにしたものでは、
エリア別の部品バラツキ等に対応する第１の学習補正係
数の学習が進行しないうちに、第２の学習補正係数の方
が先行して学習されると、該学習の際には、部品バラツ
キ等による分とバイパス空気流量増加分との双方を学習
して修正されるため、エリア別の学習補正係数は、第２
の学習補正係数の部品バラツキによる修正分が取り除か
れる方向に逆修正されることとなる。

したがって、前記第１の学習補正係数の学習機会が少な
いエリアでは、前記第２の学習補正係数の学習に対応す
る第１の学習補正係数の修正が進まないため、空燃比に
段差を生じることとなり運転性能が損なわれ、燃費や排
気特性等も悪化してしまうことがあった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、部品バラツキ等に対応する第１の学習がある程度進行
してから、外部負荷増加時用の学習を行うことにより、
上記問題点を解決した内燃機関の空燃比の学習制御装置
を提供することを目的とする。

〈課題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、所定以上の外
部負荷が加えられたときに、機関の吸気スロットル弁を
バイパスする空気通路を開いて吸入空気流量を増量する
ようにした内燃機関において、 機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 前記機関運転状態検出手段により検出された運転状態に
基づいて基本燃料供給量を設定する基本燃料供給量設定
手段と、 前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃
比とを比較し、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるよ
うに前記基本燃料供給量を補正するためのフィードバッ
ク補正係数を所定の量増減して設定するフィードバック
補正係数設定手段と、機関運転状態のエリア毎に前記基
本燃料供給量を補正するための第１学習補正係数を記憶
した書き換え可能な第１学習補正係数記憶手段と、前記
外部負荷の有無を検出する外部負荷検出手段と、 前記外部負荷が加えられていないときに、前記フィード
バック補正係数の基準値からの偏差量に基づいて、第１
学習補正係数記憶手段に記憶された当該機関運転状態の
エリアにおける第１学習補正係数を修正して書き換える
第１学習補正係数修正手段と、 前記第１学習補正係数修正手段による第１学習補正係数
の修正学習の進行度を検出する学習進行度検出手段と、 前記外部負荷が加えられているときに、前記基本燃料供
給量を補正するための第２学習補正係数を記憶した書き
換え可能な第２学習補正係数記憶手段と、 前記外部負荷が加えられ、かつ、前記学習進行度検出手
段によって検出される第１学習補正係数の学習進行度が
所定以上に達したときに、前記第２学習補正係数記憶手
段に記憶された第２学習補正係数を前記フィードバック
補正係数の基準値からの偏差量に基づいて修正して書き
換える第２学習補正係数修正手段と、 前記第２学習補正係数修正手段による修正時の吸入空気
流量の検出値を記憶する吸入空気流量検出値記憶手段と
、 前記第２学習補正係数記憶手段に記憶された最新の第２
学習補正係数と吸入空気流量の現在の検出値に対する吸
入空気流量記憶手段に記憶された検出値の割合とに基づ
いて設定した値を、第１学習補正係数記憶手段に記憶さ
れた最新の第１学習補正係数に、加算した値を総学習補
正係数として設定する総学習補正係数設定手段と、 前記基本基本燃料供給量設定手段で設定した基本燃料供
給量、前記フィードバック補正係数設定手段で設定した
フィードバック補正係数、前記総学習補正係数設定手段
で設定した総学習補正係数に基づいて燃料供給量を設定
する燃料供給量設定手段と、 前記燃料供給量設定手段で設定された量の燃料を機関に
供給する燃料供給手段と、 を含んで構成される。

〈作用〉 基本燃料供給量設定手段は、検出された機関運転状態に
応じて基本燃料供給量を設定し、フィードバック補正係
数設定手段は、空燃比検出手段によって検出された実際
の空燃比を目標空燃比に近づけるようにフィードバック
補正係数を例えば比例積分制御に基づいて所定の量増減
して設定する。

一方、外部負荷検出手段により、エアコン等バイパス空
気流量をステップ的に増加させるような大きな外部負荷
が加えられていないことが検出されたときは、第１学習
補正係数修正手段により、第１学習補正係数記憶手段に
記憶されている当該運転状態エリアの第１学習補正係数
を前記設定されたフィードバック補正係数の基準値から
の偏差量に基づいて修正して書き換える。

また、前記外部負荷が加えられていないことが検出され
たときは、学習進行度検出手段によって検出された第１
学習補正係数の学習の進行度が所定以上に達していると
きには第２学習補正係数修正手段により、前記フィード
バック補正係数の基準値からの偏差量に基づいて第２学
習補正係数記憶手段に記憶された第２学習補正係数を修
正して書き換えると同時に、吸入空気流量記憶手段によ
り、このときの吸入空気流量の検出値を記憶しておく。

そして、総学習補正係数設定手段によって、第２学習補
正係数記憶手段に記憶された最新の第２学習補正係数と
吸入空気流量の現在の検出値に対する吸入空気流量記憶
手段に記憶された検出値の割合とに基づいて設定した値
を、第１学習補正係数記憶手段に記憶された最新の第１
学習補正係数に、加算した値を総学習補正係数として設
定する。

燃料供給量設定手段は、前記のようにして各々設定され
た基本燃料供給量、フィードバック補正係数、総学習補
正係数に基づいて、燃料供給量を設定し、燃料供給手段
により、該設定された量の燃料が機関に供給される。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に、本発明に係る実施例装置の構成を示す。

図において、内燃機関１には、エアクリーナ２゜吸気ダ
クト３．スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５
を介して空気が供給される。

吸気ダクト３には、吸入空気流量Ｑを検出するエアフロ
ーメータ６が設けられている。

スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダル
と連動するスロットル弁７が設けられていて、吸入空気
流量Ｑを制御する。

吸気マニホールド５には、各気筒毎に燃料供給手段とし
ての電磁式の燃料噴射弁８がもうけられていて、後述す
るマイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニッ
ト１０からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示
しない燃料ポンプから圧送された燃料を吸気マニホール
ド５内に噴射供給する。

さらに、機関の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検
出する水温センサ１１が設けられると共に、排気通路１
２内の排気中酸素濃度を検出することによって空燃比が
目標空燃比（理論空燃比）より大か小かをＯＮ、ＯＦＦ
的に検出する空燃比検出手段としての酸素センサ１３が
設けられる。

また、前記スロットル弁７をバイパスして、ファースト
アイドル制御弁１４を介装したバイパス通路１５が設け
られ、該ファーストアイドル制御弁１４は、エアコン等
所定以上の外部負荷が加えられたときに開弁じてバイパ
ス空気流量を増加させることにより、該外部負荷の大き
さに見合った出力アップを図るようになっている。

前記コントロールユニット１０には、クランク角センサ
１６からの機関回転と同期して出力されるクランク角単
位信号を一定時間カウントして又はクランク角基準信号
の周期を計測して機関回転数Ｎを検出する。

コントロールユニットｌＯには、前記クランク角センサ
１６の他、前記各種センサ類（これらは機関運転状態検
出手段を構成する）からの信号が入力され、また、エア
コンスイッチ１７のＯＮ、ＯＦＦ信号が入力され、これ
ら検出信号に基づいて燃料供給量Ｔ、を設定して、燃料
噴射弁８を駆動すると共に、ファーストアイドル制御弁
１４の開閉等を制御する。ここで、燃料供給量Ｔ＋の設
定に際し、本発明にかかる学習制御が行われる。

かかる学習制御ルーチンを第３図のフローチャートに従
って説明する。該学習は運転状態が、第１学習補正係数
を記憶するため機関回転数Ｎと後述するようにして設定
される基本燃料供給量Ｔ。

とのパラメータによって区分されたあるエリアに入って
から、該エリア内に留まって前記酸素センサ１３からの
信号が反転する毎に行われる。

ステップ（図ではＳと記す）１では、前記酸素センサ１
３の検出信号が所定回数反転したか否かを判定する。

反転回数が所定値未満のときは、ステップ２へ進み、反
転時において後述する燃料供給量設定ルーチンにより設
定される空燃比のフィードバック補正係数αの基準値α
。からの偏差ΔαをΔα１として一時記憶する。

一方、ステップ１で、反転回数が所定値に達したと判定
されたときは、ステップ３へ進み、当該反転時の空燃比
のフィードバック補正係数αの基準値α。からの偏差Δ
αをΔα３として、前記偏差量Δα１との平均値１丁を
次式により演算する。

１７のＯＮ、ＯＦＦ判定を行う。即ち、エアコンスイッ
チ１７とこのステップ４の機能が、所定以上の外部負荷
の有無を検出する外部負荷検出手段を構成する。

そして、ＯＦＦと判定されたときは、ステップ５に進み
、マイクロコンピュータのＲＡＭに当８亥運転状態のエ
リアの第１学習補正係数ＫＬＩを検索し、該第１学習補
正係数ＫＬＩに前記ステップ３で演算された偏差量の平
均値１丁を所定割合１／Ｍ乗算した値を加算することに
よって新たな第１学習補正係数ＫＬＩを演算する。即ち
、第１学習補正係数ＫＬＩをマツプとして記憶する前記
ＲＡＭは第１学習補正係数記憶手段を構成する。

次いで、ステップ６へ進み、前記新たな第１学習補正係
数ＫＬＩによって、同一エリアの第１学習補正係数ＫＬ
Ｉのデータを修正して書き換える。即ち、ステップ５，
６の機能が第１学習補正係数修正手段に相当する。

さらにステップ７に進み、前記のように第１学習補正係
数ＫＬＩが修正される毎に、該第１学習補正係数ＫＬＩ
の学習の進行度を表すこととなるカウンタＬの値をカウ
ントアツプする。即ち、このカウンタＬが学習進行度検
出手段に相当する。

−４、ステップ４でエアコンスイッチ１７がＯＮと判定
されたときは、ステップ８へ進み、前記カウンタＬの値
が所定値Ｌ０に達したか否かを判定する。

そして、所定値未満と判定されたときは、このルーチン
を終了するが、所定値以上と判定されたときはステップ
９へ進み、前記ＲＡＭに記憶されている第２学習補正係
数ＫＬｔを検索し、第１学習補正係数ＫＬＩの学習と同
様、第２学習補正係数ＫＬ！に偏差量の平均値τｉを所
定割合１／Ｍ”乗算した値を加算することによって新た
な第２学習補正係数ＫＬｔを演算する。

ステップ１０では、前記新たな第２学習補正係数ＫＬ！
及び、エアフローメータ６によって検出された現在の吸
入空気流量の検出値ＱをＱｏとして記憶する。即ち、Ｒ
ＡＭが第２学習補正係数記憶手段に相当すると共に、ス
テップ９とステップ１０とで第２学習補正係数修正手段
に相当し、また、ＲＡ、Ｍとステップ１０は吸入空気流
量記憶手段を構成する。

次に、燃料供給量設定ルーチンを第４図のフローチャー
トに従って説明する。

ステップ１１ではエアフローメータ６から検出される吸
入空気流量Ｑとクランク角センサ１６から検出される機
関回転数Ｎとに基づいて基本燃料供給量Ｔ、を演算する
。このステップ１１の機能が基本燃料供給量設定手段に
相当する。

ステップ１２では、必要に応じ、水温Ｔｗ等から各種補
正係数Ｃ０ＥＦを設定する。

ステップ１３では゛機関運転状態を表す機関回転数Ｎと
基本燃料供給量Ｔ、とから前記ＲＡＭに記憶された最新
の対応するエリアの第１学習補正係数ＫＬＩを検索する
。

ステップ１４では、バッテリの電圧値に基づいて電圧補
正分子、を設定する。

ステップ１５では、λコントロール条件であるか否かを
判定する。

ここで、１５コントロ一ル条件でない例えば、高回転、
高負荷領域等の場合は、フィードバック補正係数αを前
回値（又は基準値）にクランプした状態で、ステップ１
５から後述するステップ２０へ進む。

λコントロール条件の場合は、ステップ１６〜ステツプ
１８で酸素センサ１３の出力電圧と目標空燃比（理論空
燃比）相当のスライスレベル電圧とを比較して空燃比の
リッチ・リーンを判定し、積分制御又は比例積分制御に
よりフィードバック補正係数αを設定する。即ち、この
ステップ１６〜１８の部分がフィードバック補正係数設
定手段に相当する。

具体的に積分制御の場合は、ステップ１６での比較によ
り、空燃比−リッチと判定されたときにステップ１７で
フィードバック補正係数αを前回値に対し、所定の積分
分！減少させ、逆に空燃比＝リーンと判定されたときに
ステップ１８でフィードバック補正係数αを前回値に対
し所定の積分分Ｉ増大させる。

次にステップ１９では前記ＲＡＭに記憶された最新の第
１学習補正係数ＫＬＩ及び第２学習補正係数ＫＬｔと吸
入空気流量Ｑ０から、次式により総学習補正係数Ｋｔを
演算する。即ち、このステップ１９の機能が総学習補正
係数設定手段に相当する。

ＫＬ　−ＫＬＩ　＋　Ｋｔｚ・Ｑｏ　／Ｑその後、ステ
ップ２０では最終的に燃料噴射量Ｔ１に従って演算する
。即ち、このステップ２０の機能が燃料供給量設定手段
に相当する。

Ｔ＋　”＝Ｔｒ　　−ＣＯＥ　Ｆ−ＫＬ　　・α＋Ｔ。

このようにして燃料噴射量Ｔ、が設定されると、そのＴ
、のパルス幅をもつ駆動パルス信号が機関回転に同期し
て所定のタイミングで出力され、燃料噴射弁８から設定
量の燃料が噴射供給される。

このようにすれば、エリア別のエアフローメータ６や燃
料噴射弁８のバラツキ等による空燃比のベース空燃比か
らのずれを修正するための第１学習補正係数ＫＬＩの学
習が進行してから第２学習補正係数ＫＬｔの学習を開始
するため、第２学習補正係数ＫＬ２は、バイパス空気流
量の増加分のみによる空燃比のずれを学習することがで
きるため、第１学習補正係数ＫＬＩの学習が十分進行し
ないエリアにおける空燃比の段差の発生を抑制でき、以
て運転性能、燃費、排気特性の向上を図れる。

尚、本実施例では第１学習補正係数ＫＬＩの学習の進行
度を全運転領域における総合値として検出する方式とし
たが、エリアによって学習の進行に差があるため、エリ
ア毎に学習の進行度を検出して、第２学習補正係数ＫＬ
２の学習を開始する方式とすれば、より高精度な制御を
行える。

また、全学習に対する第２学習補正係数ＫＬ！の学習の
割合が所定値以下に押さえられるような方式としてもよ
い。

尚、本実施例では吸入空気流量を直接検出して燃料供給
量を制御する方式のものについて示したが、この他、ス
ロットルバルブ開度や吸気圧力と機関回転数とに基づい
て燃料供給量を制御するものにおいて、これら燃料供給
量制御用のパラメータから、吸入空気流量を推定するこ
とによって本発明を適用すること等も可能である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によればエアフローメータ
や燃料噴射弁等の部品バラツキ等によるエリア別の第１
の学習が進行した後に外部負荷増大に応じた第２の学習
を進行させる構成としたため、第２の学習では十分外部
負荷増大による影響骨のみに対応させた良好な学習を行
うことができ、以て、外部負荷の有無に関わりなく空燃
比の段差を抑制でき、運転性能、燃費、排気特性を向上
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示す図、第３図は同上実施例の学
習制御ルーチンを示すフローチャート、第４図は同じく
燃料供給量設定ルーチンを示すフローチャートである。 ■・・・内燃機関　　６・・・エアフローメータ７・・
・スロットル弁　　８・・・燃料噴射弁　　１０・・・
コントロールユニット　　１３川酸素センサ　　１４・
・・ファーストアイドル制御弁　　１５・・・バイパス
通路１６・・・クランク角センサ 特許出願人　　　日本電子機器株式会社代理人　弁理士
　笹　島　　富二雄 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定以上の外部負荷が加えられたときに、機関の吸気ス
   ロットル弁をバイパスする空気通路を開いて吸入空気流
   量を増量するようにした内燃機関において、 機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 前記機関運転状態検出手段により検出された運転状態に
   基づいて基本燃料供給量を設定する基本燃料供給量設定
   手段と、 前記空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃
   比とを比較し、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるよ
   うに前記基本燃料供給量を補正するためのフィードバッ
   ク補正係数を所定の量増減して設定するフィードバック
   補正係数設定手段と、機関運転状態のエリア毎に前記基
   本燃料供給量を補正するための第１学習補正係数を記憶
   した書き換え可能な第１学習補正係数記憶手段と、前記
   外部負荷の有無を検出する外部負荷検出手段と、 前記外部負荷が加えられていないときに、前記フィード
   バック補正係数の基準値からの偏差量に基づいて、第１
   学習補正係数記憶手段に記憶された当該機関運転状態の
   エリアにおける第１学習補正係数を修正して書き換える
   第１学習補正係数修正手段と、 前記第１学習補正係数修正手段による第１学習補正係数
   の修正学習の進行度を検出する学習進行度検出手段と、 前記外部負荷が加えられているときに、前記基本燃料供
   給量を補正するための第２学習補正係数を記憶した書き
   換え可能な第２学習補正係数記憶手段と、 前記外部負荷が加えられ、かつ、前記学習進行度検出手
   段によって検出される第１学習補正係数の学習進行度が
   所定以上に達したときに、前記第２学習補正係数記憶手
   段に記憶された第２学習補正係数を前記フィードバック
   補正係数の基準値からの偏差量に基づいて修正して書き
   換える第２学習補正係数修正手段と、 前記第２学習補正係数修正手段による修正時の吸入空気
   流量の検出値を記憶する吸入空気流量検出値記憶手段と
   、 前記第２学習補正係数記憶手段に記憶された最新の第２
   学習補正係数と吸入空気流量の現在の検出値に対する吸
   入空気流量記憶手段に記憶された検出値の割合とに基づ
   いて設定した値を、第１学習補正係数記憶手段に記憶さ
   れた最新の第１学習補正係数に、加算した値を総学習補
   正係数として設定する総学習補正係数設定手段と、 前記基本基本燃料供給量設定手段で設定した基本燃料供
   給量、前記フィードバック補正係数設定手段で設定した
   フィードバック補正係数、前記総学習補正係数設定手段
   で設定した総学習補正係数に基づいて燃料供給量を設定
   する燃料供給量設定手段と、 前記燃料供給量設定手段で設定された量の燃料を機関に
   供給する燃料供給手段と、 を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の空燃比
   の学習制御装置。