JPH0454818B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、エンジンの空燃比制御装置、詳しく
は、酸素センサを用いて空燃比を目標空燃比に制
御する装置に関する。

（従来技術） 近時、エンジン吸入混合気の空燃比を精度よく
目標値に制御するために、排気系に酸素センサを
設けて、空燃比と相関関係をもつ排気中の酸素濃
度に応じて燃料供給量を制御して空燃比をフイー
ドバツク制御している。

このような空燃比制御装置を開発動向に沿つて
その概略を順次分類すると、次のように示され
る。

（） 理論空燃比（λ＝１）へのフイードバツ
ク制御 この装置では、排気通路に設けた酸素センサの
出力に基づいて空燃比を理論空燃比に補正する補
正係数を演算し、空燃比を理論空燃比にフイード
バツク制御している。なお、一般的には上記酸素
センサは理論空燃比以外の検出が困難である（例
えば「技術解説書ECCS Ｌ系エンジン」（昭和56
年６月(株)日産自動車発行参照）。

（） リーン空燃比（λ＜１）へのフイードバ
ツク制御 これは省エネルギーの観点からリーン空燃比
（理論空燃比より希薄（リーン）な空燃比をいう。
以下同様）へのフイードバツク制御を行うもの
で、この種の装置としては、例えば特開昭56−
89051号公報に記載されたものがある。この装置
に用いられている酸素センサは流し込み電流の値
に応じた空燃比で出力電圧が急変する特性があ
り、かかる特性を利用してリーン空燃比に精度よ
くフイードバツク制御することができる。

（） 学習制御方式 学習制御の概念を取り入れて酸素センサの出力
に基づくフイードバツク制御値を学習し、酸素セ
ンサの出力が適切なものでないとき（例えば、始
動時）にはこの学習値を用いて空燃比をフイード
フオワード制御するようなものである（例えば、
特開昭58−124032号公報参照）。また、上記学習
値によりリーン空燃比にフイードフオワード制御
することも可能ではあるが、その制御精度は本質
的にフイードバツク制御に劣る。

一方、上述した（）〜（）の各装置におい
て、発進時や加速時等のように高出力運転が要求
されるとき（過渡状態にあるとき）には、該要求
をエンジン負荷に対応する絞弁開度や吸入負圧に
基づいて判断するとともに、上記フイードバツク
制御を停止してエンジンへの燃料供給量を増量し
空燃比を目標空燃比よりリツチ側に制御する。し
たがつて、高出力が確保されエンジンの運転性が
高められる。

しかしながら、このような（）〜（）の空
燃比制御装置にあつては、何れも理論空燃比やリ
ーン空燃比を検出している酸素センサを用いてフ
イードバツク制御を行う構成となつていたため、
理論空燃比および所定のリーン空燃比に精度よく
制御することはできるが、最も運転性の良いこと
が要求され、また排気エミツシヨンが増加する傾
向にある過渡状態時に所定のリツチ空燃比に精度
よく制御することができず、運転性の悪化や排気
エミツシヨンが増加するという問題点があつた。

すなわち、従来はリツチ空燃比を精度よく検出
できる酸素センサが未だ開発されておらず、目標
値である所定のリツチ空燃比に精度よく制御され
ているか否かの判断が困難であつた。そのため、
空燃比が目標値に対して必要以上にリツチ側に制
御されると、排気エミツシヨンの増加を招き、一
方必要以上にリーン側に制御されると出力不足と
なり運転性の悪化を招く。また、詳細は後述する
が、特に加速時等におけるリツチ空燃比への制御
は単にフイードバツク制御を行うのみでは応答性
が十分でないという側面もあり、上記両者の要求
を満たすような制御が難しいというのが現状であ
つた。

（発明の目的） そこで本発明は、酸素センサを用いてリツチ空
燃比を精度よく検出して目標値に制御されている
か否かを判別する一方、目標値に制御されている
ときのフイードバツク制御値を学習して、その学
習値からフイードフオワード制御を行うときの制
御値を設定するとともに、さらにこのフイードフ
オワード制御値による空燃比の制御結果を酸素セ
ンサの出力に基づいてそのときの過渡状態に対応
するものとして学習し所定のタイミングで該過渡
状態に対応する領域の学習値を適切に補正して書
き換えることにより、エンジンが過渡状態にある
とき応答性良くかつ高精度で目標値に制御して排
気エミツシヨンの低減や運転性の向上を図ること
を目的としている。

（発明の構成） 本発明はその概念図を第１図に示すように、排
気中の酸素濃度に相関する空燃比に対して出力が
連続的に変化する空燃比検出手段ａと、エンジン
の負荷を検出するエンジン負荷検出手段ｂと、前
記エンジン負荷検出手段の出力からエンジン負荷
の単位時間当たりの変化量を求め、この変化量に
基づいてエンジンが過渡状態にあるか否かを判別
する過渡状態判別手段ｃと、エンジンの運転状態
に基づいて基本となる燃料供給量（Tp）を演算
する燃料供給量演算手段ｄと、エンジン負荷に対
応した壁流の変化量（DMF）を求めると共に、
過渡状態開始からの経過時間で補正した該変化量
を過渡変化量（IKAT）として出力する過渡変化
量演算手段ｅと、エンジンが過渡状態にあると
き、所定のデータテーブルから、エンジン負荷に
応じた学習補正値（KGAK）をルツクアツプす
る学習補正値ルツクアツプ手段ｆと、エンジンが
過渡状態にあるとき、前記空燃比検出手段の出力
の極大値を、空燃比ピーク値（Vp）として検出
するピーク値検出手段ｇと、前記空燃比ピーク値
（Vp）に基づいて、前記学習補正値（KGAK）
の更新値を演算すると共に、該演算値で、前記所
定のテータテーブルに記憶された学習補正値
（KGAK）を更新する学習補正値更新手段ｈと、
エンジンが過渡状態にあるとき、前記過渡状態変
化量（IKAT）および前記学習補正値（KGAK）
に基づいて前記燃料供給量（Tp）を補正して空
燃比を制御する空燃比制御手段ｉと、を備えたこ
とを特徴とする。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明すると、第２図において、１
はエンジンであり、吸入空気はエアクリーナ２よ
り吸気管３を通して各気筒に供給され燃料は噴射
信号Siおよび割り込み噴射信号Si_Bに基づきイン
ジエクタ４により噴射される。吸入空気の流量は
吸気管３内の絞弁５によつて制御され、絞弁５下
流側の吸入負圧Ｐは負圧センサ６により検出され
る。負圧センサ６の出力は過渡状態判別手段８に
入力されており、過渡状態判別手段８は微分回路
９、加速判別回路１０および減速判別回路１１に
より構成される。微分回路９は吸入負圧Ｐを微分
（dp／dt）して微分信号dPを加速判別回路１０お
よび減速判別回路１１に出力しており、この微分
信号dPは吸入負圧Ｐの変化率を表している。加
速判別回路１０は微分信号dPを所定の加速基準
値と比較してエンジン１が所定の加速状態（過渡
状態）にあるか否かを判別しており、加速状態に
あるとき加速信号Caを出力する。また、減速判
別回路１１は微分信号dPを所定の減速基準値と
比較してエンジン１が所定の減速状態（過渡状
態）にあるか否かを判別しており、減速状態にあ
るとき減速信号Cbを出力する。

吸入空気の温度Taは吸気温度センサ１２によ
り検出され、絞弁５の開度Cvは絞弁開度センサ
１３により検出される。また、エンジン１の回転
数Ｎはクランク角センサ１０により検出され、エ
ンジン１の冷却水温度Twは水温センサ１５によ
り検出される。さらに、排気管１６には酸素セン
サ１７が設けられており、酸素センサ１７は空燃
比検出回路１８に接続される。酸素センサ１７お
よび空燃比検出回路１８は空燃比検出手段１９を
構成しており、空燃比検出手段１９はリツチ域か
らリーン域まで空燃比を広範囲に連続して検出し
ている。この空燃比検出手段１９は、例えば本発
明の出願人が先に特許出願した「酸素濃度測定装
置」（昭和59年３月23日出願の特許願参照）に開
示されており、第３〜５図のように示される。

第３図において、２１は電気絶縁性の高い平板
状のアルミナ基板であり、アルミナ基板２１の上
面（図中上方の端面）には基準ガス導入板２２が
積層される。基準ガス導入板２２の上面には基準
ガス導入溝２３が形成されており、また基準ガス
導入板２２の上面側には平板状の第１固体電解質
２４、隔壁板２５および第２固体電解質２６が略
平行に順次積層される。第１、第２固体電解質２
４，２６は酸素イオン伝導性の酸化ジルコニウム
等を主成分としており、第２固体電解質２６には
小孔２６ａが形成されている。また、隔壁板２５
には大きな矩形の貫通孔２５ａが形成されてい
る。貫通孔２５ａに対向する第１固定電解質２４
の上、下面には何れも白金を主成分とする測定電
極２７および基準電極２８がそれぞれ印刷処理に
より積層されており、これらの各電極２７，２８
にはリード線２９，３０がそれぞれ接続される。
また、貫通孔２５ａに対向する第２固体電解質２
６の上、下面にはポンプ電極としてのポンプアノ
ード３１およびポンプカソード３２が積層され
る。これらの各電極３１，３２にはリード線３
３，３４がそれぞれ接続されるとともに、小孔２
６ａと同一軸線上にそれぞれ小孔３１ａ，３２ａ
が形成されている。

基準ガス導入板２２と第１固体電解質２４は基
準ガス導入部３５を画成しており、基準ガス導入
部３５には矢印（AIR）で示すように一定酸素濃
度の大気が導かれる。また、第２固体電解質２６
と隔壁板２５は測定電極２７を覆つてこの電極２
７の囲りに空間部（酸素層）３６を画成してお
り、第２固体電解質２６の図中上方には符号
（GAS）で示すように排気が導かれる。前記小孔
２６ａ，３１ａ，３２ａは拡散孔３７を構成して
おり、拡散孔３７は排気中と空間部３６を連通し
ている。隔壁板２５および第２固体電解質２６は
酸素層画成部材３８を構成しており、酸素層画成
部材３８は排気中と空間部３６との間における単
位時間当りの酸素分子の拡散量を規制している。

上記第１固体電解質２４、測定電極２７および
基準電極２８はセンサ部３９を構成しており、第
２固体電解質２６、ポンプアノード３１およびポ
ンプカソード３２はポンプ部４０を構成してい
る。したがつて、センサ部３９はその基準電極２
８側が大気に接し測定電極２７側が空間部３６に
接する（すなわち、酸素層画成部材３８を介して
排気に接する）こととなり、酸素濃淡電池を形成
して両電極２７，２８間の酸素分圧比に応じた起
電力Ｅを発生する。この起電力Ｅはセンサ部２９
の出力Vsとして外部に取り出される。また、ポ
ンプ部４０には後述する電流供給回路からポンプ
電流Ipが供給されており、ポンプ電流Ipはポンプ
電極３１，３２間を流れる。このとき、第２固体
電解質２６中をポンプ電流Ipと逆方向に酸素イオ
ンが移動し、その移動量はポンプ電流Ipの値に比
例する。したがつて、ポンプ部４０はポンプ電流
Ipの値に応じて排気と空間部３６との間で酸素分
子を移動させる（すなわち、酸素ポンプ作用を行
う）。これらのセンサ部３９、ポンプ部４０、酸
素層画成部材３８および基準ガス導入板２２は全
体として前記酸素センサ１７を構成している。

第４図は空燃比検出回路１８の回路図であり、
酸素センサ１７はリード線２９，３０，３３，３
４を介して空燃比検出回路１８に接続される。空
燃比検出回路１８は電流供給回路４１、電流値検
出回路４２、差動アンプDF１、基準電源４３お
よび抵抗Ｒ１により構成される。電流供給回路４
１には差動アンプDF１からの出力ΔVが入力さ
れており、差動アンプDF１はセンサ部出力Vsか
ら目標電圧Vaを減算して差値ΔV（ΔV＝K₂（Vs−
Va）、但しK₂は定数）を出力する。この目標電
圧Vaはセンサ部出力Vsの切り換わり空燃比にお
ける急変電圧の略中間値であり、基準電源４３に
より設定される。なお、切り換わり空燃比とは同
一のセンサ部出力Vsに対応する空燃比とは同一
のセンサ部出力Vsに対応する空燃比のことで、
ポンプ電流Ipの値により一義的に決定する。した
がつて、差値ΔVは現空燃比と切り換わり空燃比
とのずれの大きさを表しており、差値ΔVを零と
するようなポンプ電流Ipを供給すると、このポン
プ電流Ipは現空燃比に対応した値となり、その値
を検出することにより排気中の酸素濃度に対応し
た現空燃比を検出することができる。電流供給回
路４１は差値ΔVが零となるようにポンプ電流Ip
の値を抵抗Ｒ１の両端間の電圧降下として検出し
電圧信号Viを出力している。

以上の構成において、Vs＝Vaとなるようにポ
ンプ部４０にポンプ電流Ipを供給すると、ポンプ
電流Ipの酸素ポンプ作用により空間部３６の酸素
分圧が決定される。いま、排気温度が1000Kであ
るとき、例えばVa＝500mVに設定し空間部３６
の酸素分圧（測定電極２７の酸素分圧Pb）を理
論空燃比に対応した値に維持しようとする場合、
その値Pbは次に示すネルンストの式により求
められ、Pb＝0.206×10^-10気圧となる。

Ｅ＝（RT／4F）・ln・（Pa／Pb） …… 但し、Pa：基準電極２８の酸素分圧 Pb：測定電極２７の酸素分圧 Ｒ：気体定数 Ｔ：絶対温度 Ｆ：フアラデイ定数 このポンプ電流Ipの値は空間部３６の酸素分圧
Pbを理論空燃比に対応した上記所定値（Pb＝
0.206×10^-10気圧）に維持するために必要なポン
プエネルギーの大きさを表しており、ポンプ電流
Ipの変化は排気の酸素分圧、すなわち排気中の酸
素濃度に対応したものとなる。そして、これら両
者の関係は排気中の酸素濃度を空燃比で表すと第
５図に示すようになり、ポンプ電流Ipの値を電圧
信号Viとして検出することにより、リツチ域か
らリーン域まで空燃比を連続して測定することが
できる。この電圧信号Viは、その大きさが空燃
比に対して緩やかに変化しており、理論空燃比で
零となる。なお、ポンプ電流Ipの値は理論空燃比
よりリーン域では排気中の酸素分子O₂の量に対
応し、リツチ域では排気中のCOやHC等の量（こ
れらが酸素分子O₂に変換されるため）に対応し
たものとなり、理論空燃比を境に流れる方向が反
転する。

再び第２図において、空燃比検出回路１８の出
力Viはピークホールド回路５１に入力されてお
り、ピークホールド回路５１は電圧信号Viのピ
ーク値（リーン側の極大値）Vpをホールドする。
前記負圧センサ６、絞弁開度センサ１３およびク
ランク角センサ１４はエンジン１の負荷を検出す
るエンジン負荷検出手段５２を構成している。そ
して、負圧センサ６、過渡状態判別手段８、吸気
温センサ１２、絞弁開度センサ１３、クランク角
センサ１４、水温センサ１５、空燃比検出手段１
９およびピークホールド回路５１からの各信号は
コントロールユニツト５３に入力されており、コ
ントロールユニツト５３は、燃料供給量演算手
段、過渡変化演算手段、学習補正値ルツクアツプ
手段、ピーク値検出手段、学習補正値更新手段お
よび空燃比制御手段としての機能を有している。

コントロールユニツト５３は第６図に詳細を示
すように、CPU５４、ROM５５、RAM５６、
Ｉ／Ｏポート５７および定電圧回路５８，５９に
より構成されている。定電圧回路５８にはバツテ
リ６０からの直流電源が直接供給されており、定
電圧回路５８はRAM５６に常時定電圧（例え
ば、5V）を供給している。したがつて、RAM５
６の記憶データはエンジン停止後も保持される。
一方、定電圧回路５９にはイグニツシヨンスイツ
チ６１を介して上記直流電源が、供給されてお
り、定電圧回路５９はイグニツシヨンスイツチ６
１がON位置にあるときCPU５４、ROM５５お
よびＩ／Ｏポート５７に定電圧を供給する。した
がつて、コントロールユニツト５３はイグニツシ
ョンスイツチ６１がON位置になると動作を開始
する。CPU５４はROM５５に書き込まれている
プログラムに従つてＩ／Ｏポート５７より必要と
する外部データを取り込んだり、またRAM５６
との間でデータの授受を行つたりしながら演算処
理し、必要に応じて処理したデータをＩ／Ｏポー
ト５７へ出力する。Ｉ／Ｏポート５７には前記各
センサ６，８，１２，１３，１４，１５，１９，
５１からの信号が入力されるとともに、Ｉ／Ｏポ
ート５７からは、噴射信号Si及び割込噴射信号
Si_Bが出力される。ROM５５はCPU５４におけ
る演算プログラムを格納しており、RAM５６は
演算に使用するデータをマツプ等の形で記憶して
いる。

次に作用を説明する。

一般に、フイードバツク制御では外乱（エンジ
ン負荷等）によつて制御量（空燃比）が変化して
も、これを検出して目標値と比較しその偏差を打
ち消すように装置を作動させている。したがつ
て、制御量を高精度で目標値に一致させることが
できる反面、制御に時間がかかる。特に、制御対
象がエンジンで制御量が空燃比である場合、むだ
時間が比較的長く、例えば応答を速めるために微
分動作を用いても限度がある。そこで、外乱がは
いると直ちに制御量の変化を予想して、これを打
ち消すような操作量（燃料量等）を送る制御方式
であれば、応答が速くなる。この考えを用いたの
がフイードフオワード制御であり、制御量を検出
する以前に外乱に対する制御対象の応答を予め計
算し操作量を設定しておけば応答性を格段と向上
させることができる。従来は、特に応答性と制御
精度の良いことが要求される高出力運転域におい
て、リツチ空燃比への上記各制御が困難であつ
た。

そこで本実施例では、リツチ空燃比を検出でき
る酸素センサが開発されたことおよびフイードフ
オワード制御の長所に着目して、リツチ空燃比を
検出してフイードフオワード制御値を補正するこ
とで目標値に精度よく制御し、また加速時におけ
る燃料の過渡増量係数をエンジン負荷に応じて学
習しておき、加速時にはこの学習値に基づいて直
ちに燃料量を補正することで応答性を高めてい
る。

第７〜１０図および第１３〜１５図はROM５
５に書き込まれている空燃比制御のプログラムを
示すフローチヤートであり、図中P₁〜P₇₂はフロ
ーチヤートの各ステツプを示している。

第７図は空燃比制御のメインルーチンを示すフ
ローチヤートであり、このルーチンは所定時間毎
に１度実行される。まず、P₁で噴射時期である
か否かを判別し、噴射時期であればP₂で最終噴
射量T₁を演算して噴射信号Siを出力する。なお、
通常はエンジン回転に同期して噴射時期が決定さ
れ、また後述する追加噴射はこの通常の噴射時期
に割り込む形で行われる。一方、P₁で噴射時期
でなければP₃で割り込みありか否かを判別し、
割り込みがあればP₄で割込噴射量Ti_Bを演算して
割込噴射信号Si_Bを出力する。割込みは、例えば
絞弁５が閉状態から開弁したようなときに行わ
れ、定常状態からの加速をスムーズに行うもので
ある。また、P₃で割込みがなければP₅〜P₈に順
次進み、これらの各ステツプで基本噴射量Tp、
各種補正係数KT、過渡増量係数KKATおよび空
燃比補正係数（以下、単に補正係数という）αを
それぞれ演算する。なお、P₅〜P₈における演算
はそれぞれサブルーチンで詳述する。

第８図は基本噴射量（基本燃料供給量に相当）
Tpを演算するサブルーチンを示すフローチヤー
トである。P₁₁で吸入負圧Ｐと回転数Ｎを読み込
み、P₁₂でＰ−Ｎのデータテーブルから該当する
基本噴射量Tpの最適値をルツクアツプする。な
お、エンジン負荷の検出として、例えばフラツプ
式のエアフローメータを用いた場合（Ｌ−ジエト
ロ方式）には次式に従つて基本噴射量Tpを演
算してもよい。

Tp＝K₁ Qa／Ｎ …… 但し、K₁：定数 Qa：吸入空気流量 第９図は各種補正係数KTを演算するサブルー
チンを示すフローチヤートである。まず、P₂₁で
冷却水温度Twを読み込み、P₂₂で冷却水温度Tw
に応じて水温補正量KTwをテーブルルツクアツ
プする。次いで、P₂₃で吸気温度Taを読み込み、
P₂₄で吸気温度Taに応じて吸気温補正量KTaを
テーブルルツクアツプする。また、P₂₅でその他
の諸補正量KHs、例えば始動後増量やアイドル
後増量さらには大気圧補正等による諸補正量
KHsを演算する。そして、P₂₆で上記各ステツプ
P₂₁〜P₂₅における演算結果から各種補正係数KT
を次式に従つて演算する。

KT＝KTw＋KTa＋KHs …… これにより、エンジン１の運転状態に応じて基
本噴射量Tpが適切に補正されることになる。

第１０図は過渡増量係数KKATを演算するサ
ブルーチンを示すフローチヤートである。吸気管
３や吸気ポート等に付着してこれらに沿つて流れ
る、いわゆる壁流量の値は運転状態によつて異な
る。特に、高負荷運転時の壁流量は低負荷運転時
の壁流量よりも大きい値となる。過渡増量係数
KKATは、このような壁流量の増減を考慮して
燃料の過不足を適切に補正する係数である。P₃₁
で吸入負圧Ｐと回転数Ｎを読み込み、P₃₂でＰと
Ｎに応じて第１１図に示すデータテーブルから今
回の壁流量MFnewをルツクアツプする。なお、
第１１図は吸入負圧Ｐと回転数Ｎに応じて壁流量
MFが変化することを表している。次いで、P₃₃
で今回と前回の各ルーチンにおける壁流量からそ
の変化量DMF（DMF＝MFnew−MFold、但し、
MFold：前回の壁流量）を演算し、P₃₄で今回の
MFnewをMFoldに置き換える。次いで、P₃₅で
変化量DMFに応じて過渡補正量Ｋを演算する。
この過渡補正量Ｋは壁流量MFの変化量DMFに
応じて燃料の増量値を補正するもので、例えば運
転状態に応じたデータテーブルを予め作成してお
きテーブルルツクアツプを行つて求める。次に、
P₃₆で、係数を、例えば運転状態に応じたテー
ブルマツプからのルツクアツプによつて求め、次
に、P₃₇で、次式に従つて過渡変化量IKATを
求める。

IKAT＝（IKAT＋DMF×Ｋ）×（１−１）
…… 但し、式右辺のIKATは、前回の処理サイク
ルのIKAT、左辺のIKATは、今回の処理サイク
ルのIKATである。

過渡変化量IKATは、過渡状態に移行した直後
に、壁流の変化量DMFや過渡補正量Ｋに応じた
初期値が与えられ、その後、時間の経過に伴つて
その値をだんだんと減少させるような変化曲線を
描く。第１２図はIKATの変化曲線の一例であ
る。時間０は過渡状態、すなわち加速直後の時点
であり、この時点の値を初期値として、係数に
応じた割合で徐々に減少側に変化する。

次に、P₃₈で、所定のテーブルマツプから学習
補正係数KGAKをルツクアツプする。この学習
補正係数KGAKは、エンジンの経時変化や設計
誤差等によるIKATのずれを補正するもので、後
述するサブルーチンにおいて学習する度にその値
が書き換えられる。学習を行う理由は次のとおり
である。

すなわち、前述したようにフイードフオワード
制御によれば応答性を極めて速くすることができ
るが、その制御値の精度が悪い場合にはこのよう
な長所を生かすことができない（応答性が良くて
も目標値からはずれるようでは制御性が劣る）。
そこで、学習制御の概念を取り入れて制御量（空
燃比）が目標値と一致しているときの制御値を学
習して所定のタイミング毎に書き換え記憶してい
ることで、フイードフオワード制御時の制御値の
精度を極めて高いものとしている。

ここで、フイードバツク制御、フイードフオワ
ード制御および学習制御の各方式の長所を取り入
れている本発明の概念をまとめてみると、次のよ
うになる。

まず、フイードバツク制御により制御量を目標
値と一致させるとともに、このときの制御値（例
えば、基本噴射量Tpもその１つである）を学習
する。この学習値は制御量＝目標値のときの値で
あるからその精度は極めて高くかつ装置の経時変
化を常に補償した最適値として捉えることができ
る。そして、この学習値は記憶され、次の書き換
えタイミングまで保持される。エンジン１が過渡
状態にあるときにはフイードバツク制御のみでは
応答性に限度があり運転性の向上が望めないの
で、過渡状態開始直後の段階でフイードフオワー
ド制御により基本噴射量Tpを直ちに増量補正し
て瞬時に目標値近傍までもつていく。このフイー
ドフオワード制御時の制御値を学習値により補正
することで極めて高い精度で目標値近傍への移行
が可能である。そこで、このときのフイードフオ
ワード制御値を空燃比の検出により確認し、その
ずれを逐次学習するとともに、この学習値により
フイードフオワード制御値を再び補正して該制御
値の精度を高める。このように各制御の長所を巧
みに取り入れ上記プロセスを繰り返すことで、リ
ツチ空燃比への応答性と精度を高いものとしてい
る。

さて、上記ステツプP₃₈における学習補正値
KGAKのルツクアツプは、例えばRAM５６に形
成された所定のデータテーブル内の領域、すなわ
ち空燃比に対応した所定アドレスから該当する最
適値を読み出して行う。

最後に、P₃₉で過渡増量係数KKATを次式に
従つて演算する。

KKAT＝KKTw×IKAT×KGAK …… 式中、KKTwは冷却水温度Twに基づく蒸
発補正量であり、これは、例えば吸気３の温度に
より燃料の蒸発する量や蒸発する成分が変化して
いることから、このような燃料の蒸発量等を考慮
して燃料の増量値を適切に補正するためである。
このように本サブルーチンにより演算される過渡
増量係数KKATは運転状態によりきめ細かく、
また学習値により最新のデータで補正しているた
め、その精度は高くかつ過度時の燃料の増量値を
最適なものとすることができる。したがつて、加
速時における運転性を向上させることができると
ともに、目標値に精度よくフイードフオワード制
御することができ、排気エミツシヨンを低減させ
ることができる。

第１３図は補正係数αを演算するサブルーチン
を示すフローチヤートであり、補正係数αは空燃
比を目標空燃比に補正するために基本噴射量Tp
に乗じられる係数である。P₄₁で始動中か否か、
またP₄₂で酸素センサ１７が暖機前（例えば、暖
機開始から20秒以内である）か否かをそれぞれ判
別する。始動中のときや暖機前のときはリターン
して補正係数αの演算は行わない。したがつて、
空燃比はフイードフオワード制御される。一方、
P₄₁およびP₄₂で共にNO命令に従つたときはP₄₃
で、過渡状態判別手段８からの出力Ca，Cbに基
づいて所定の過渡状態か否かを判別し、過渡状態
になければP₄₄で運転状態に応じて目標空燃比を
テーブルルツクアツプしP₄₅で空燃比検出手段１
９の出力Viを読み込む。次いで、P₄₆で現空燃比
の目標空燃比からのずれの大きさに応じて補正係
数αを演算する。この演算は、例えば次式に従
つて行う。

α＝K₃・（２×T_L−Vi）／T_L …… 但し、T_L：目標空燃比 K₃：係数 Vi：現空燃比 したがつて、後述するようにこの補正係数αが
基本噴射量Tpに乗じられると、空燃比が目標空
燃比となるようにフイードバツク制御が行われ
る。次いで、P₄₇で学習条件が満たされているか
否かを判別する。学習条件は、例えば所定の定常
状態が所定時間以上継続したとき満たされる。こ
れは、定常状態が継続しないような条件下では空
燃比が急激に変化しており、学習に適さないから
である。学習条件を満たしていないときはリター
ンし、満たしているときはP₄₈で補正係数αを用
いて対応する領域の基本噴射量Tpのデータテー
ブル値を書き換える。これにより、基本噴射量
Tpの時間経過に伴うばらつきを適切に補正して
データとしての信頼性を高める。

一方、上記ステツプP₄₃で過渡状態にあればP₄₉
で空燃比がリーン側のピーク値Vpであるか否か
を判別し、ピーク値Vpでないときにはリターン
し、ピーク値Vpであるときにはp₅₀で空燃比検出
手段１９の出力Vi（すなわちピーク値Vp）を読
み込む。上記ピーク値Vpであるときは、加速直
後において、吸入負圧Ｐが急激に減少して吸入空
気量が多くなり壁流量MFが最大となるタイミン
グに一致している。したがつて、このタイミング
における空燃比のリーン化をすみやかに補正すれ
ば加速性の向上に寄与する。そこで、同タイミン
グにおける現空燃比（増量補正をしなければ殆ど
の場合リーン空燃比）の値を出力Vi（すなわち空
燃比ピーク値Vp）によつて正確に検出し、P₅₁で
現空燃比に対応する学習補正値KGAKの更新値
（すなわち「新」学習補正値KGAK）を演算した
後、P₅₂で所定のデータテーブル内の対応する運
転領域、すなわち目標空燃比に対応する領域の
「旧」学習補正値KGAKを「新」学習補正値
KGAKで書き換え、更新する。

ここで学習補正値KGAKの更新手順の実際は、
加速直後における空燃比ピーク値Vpとそのと
きの目標空燃比との偏差（便宜的にΔKGAKと呼
ぶ）を求め、この偏差ΔKGAKと「旧」学習補
正値KGAKの加算値を「新」学習補正値KGAK
とし、その「新」学習補正値KGAKによりデ
ータテーブル内の「旧」学習補正値KGAKを書
き換える、ことによつて行う。したがつて、過渡
状態にあるとき、すなわち加速時にはフイードフ
オワード制御により空燃比が制御されることにな
るが、学習を行つてその制御値の精度を高めてい
るため応答性良く目標値に制御することができ
る。なお、過渡状態にあるときの目標値とは目標
空燃比そのものを指すものではなく、例えば燃料
の増量値を含めた最終噴射量と考えてよい。

第１４図は割込噴射量Ti_Bを演算するサブルー
チンを示すフローチヤートである。P₆₁で運転状
態に応じて割込噴射量Ti_Bを演算する。これは、
例えば基本噴射量Tpの演算と同様の方法で行つ
てもよくあるいは単に一定量を追加するようにし
てもよい。次いで、P₆₂で噴射気筒を判定し、P₆₃
で割込噴射信号Si_Bを出力する。

第１５図は最終噴射量Tiを演算するサブルー
チンを示すフローチヤートである。P₇₁で最終噴
射量Tiを次式に従つて演算し、P₇₂で噴射信号
Siを出力する。

Ti＝Tp×KT×KKAT×α＋Ts …… 但し、Ts：インジエクタ４の応答遅れ（む
だ時間）を補正するための係数 従つて、インジエクタ４からは最終噴射量Ti
の燃料が吸気管３内に噴射され吸入混合気の空燃
比が目標値となるように制御される。

なお、本実施例では主に吸入負圧Ｐに基づいて
エンジン負荷を算出しているが、これに限るもの
ではない。要は運転者の出力要求を適切に表すも
のであれはよく、例えば吸入空気量、絞弁開度等
により算出するようにしてもよい。

（効果） 本発明によれば、エンジンが過渡状態にあると
き応答性よくかつ高精度で目標値に制御すること
ができ、排気エミツシヨンの低減や運転性の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２〜１５図は
本発明の一実施例を示す図であり、第２図はその
概略構成図、第３図はその酸素センサの断面図、
第４図はその空燃比検出手段の回路構成図、第５
図はその空燃比検出手段のポンプ電流と空燃比と
の関係を示す図、第６図はそのコントロールユニ
ツトの回路構成図、第７図はその空燃比制御のメ
インルーチンを示すフローチヤート、第８図はそ
の基本噴射量を演算するサブルーチンを示すフロ
ーチヤート、第９図はその各種補正係数を演算す
るサブルーチンを示すフローチヤート、第１０図
はその過渡増量係数を演算するサブルーチンを示
すフローチヤート、第１１図はその吸入負圧およ
び回転数に対する壁流量の関係を示す図、第１２
図はその過渡変化量と経過時間の関係を示す図、
第１３図はその空燃比補正係数を演算するサブル
ーチンを示すフローチヤート、第１４図はその割
込噴射量を演算するサブルーチンを示すフローチ
ヤート、第１５図はその最終噴射量を演算するサ
ブルーチンを示すフローチヤートである。 ８……過渡状態判別手段、１９……空燃比検出
手段、５２……エンジン負荷検出手段、５３……
コントロールユニツト（燃料供給量演算手段、過
渡変化量演算手段、学習補正値ルツクアツプ手
段、ピーク値検出手段、学習補正値更新手段、空
燃比制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ 排気中の酸素濃度に相関する空燃比に対して
   出力が連続的に変化する空燃比検出手段と、 ｂ エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出
   手段と、 ｃ 前記エンジン負荷検出手段の出力からエンジ
   ン負荷の単位時間当たりの変化量を求め、この
   変化量に基づいてエンジンが過渡状態にあるか
   否かを判別する過渡状態判別手段と、 ｄ エンジンの運転状態に基づいて基本となる燃
   料供給量（Tp）を演算する燃料供給量演算手
   段と、 ｅ エンジン負荷に対応した壁流の変化量
   （DMF）を求めると共に、過渡状態開始からの
   経過時間で補正した該変化量を過渡変化量
   （IKAT）として出力する過渡変化量演算手段
   と、 ｆ エンジンが過渡状態にあるとき、所定のデー
   タテーブルから、エンジン負荷に応じた学習補
   正値（KGAK）をルツクアツプする学習補正
   値ルツクアツプ手段と、 ｇ エンジンが過渡状態にあるとき、前記空燃比
   検出手段の出力の極大値を、空燃比ピーク値
   （Vp）として検出するピーク値検出手段と、 ｈ 前記空燃比ピーク値（Vp）に基づいて、前
   記学習補正値（KGAK）の更新値を演算する
   と共に、該演算値で、前記所定のデータテーブ
   ルに記憶された学習補正値（KGAK）を更新
   する学習補正値更新手段と、 ｉ エンジンが過渡状態にあるときは、前記過渡
   変化量（IKAT）および前記学習補正値
   （KGAK）に基づいて前記燃料供給量（Tp）
   を補正して空燃比を制御する空燃比制御手段
   と、を備えたことを特徴とする空燃比制御装
   置。