JPH08254146A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH08254146A
JPH08254146A JP5945395A JP5945395A JPH08254146A JP H08254146 A JPH08254146 A JP H08254146A JP 5945395 A JP5945395 A JP 5945395A JP 5945395 A JP5945395 A JP 5945395A JP H08254146 A JPH08254146 A JP H08254146A
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air
fuel ratio
fuel
value
engine
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JP5945395A
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Masahiro Nasu
昌博 那須
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転領域毎に空燃比の学習値を設け学習時以
前の運転状態をひきずらないように学習する正確な空燃
比制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 機関10の排気系に設けられた空燃比センサ
11と、目標空燃比と機関10の運転状態とに基づき目
標燃料供給量を算出する目標燃料供給量算出手段13
と、機関10の運転状態を複数に区分した運転領域毎に
空燃比センサ11の出力に基づき実空燃比または実燃料
供給量を算出すると共に実空燃比と目標空燃比との偏差
または実燃料供給量と目標燃料供給量との偏差の積分値
を算出する積分値算出手段16と、運転領域毎に前記偏
差の積分値に対する学習値を記憶する記憶手段17と、
積分値算出手段により算出された積分値に応じて記憶手
段に記憶された学習値を更新する学習値更新手段19
と、目標燃料供給量と学習値とに基づき燃料供給量を算
出する燃料供給量算出手段15と、を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御装
置に関し、特に、空燃比センサの出力値を用いて燃料供
給系制御の定常誤差を学習し燃料供給量に反映させるよ
うに制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の空燃比制御装置は一般的に機
関の排気系に空燃比センサを備えその空燃比センサによ
り機関の気筒内に供給された混合気の空気量と燃料量の
比、すなわち空燃比を検出し、その空燃比が目標空燃比
となるように機関の運転状態に応じた燃料噴射量を機関
へ供給する。この空燃比センサの出力は機関の混合気が
理論空燃比となるストイキ点を境に反転するZ特性を有
する。すなわち混合気の空燃比が理論空燃比より小さい
リッチから理論空燃比より大きいリーンへまたはリーン
からリッチへ反転する。この空燃比センサの出力反転時
にその反転前の混合気の空燃比がリッチのときはリーン
となりリーンのときはリッチとなるようにスキップ量と
称する比例項による機関の空燃比の補正がなされ、反転
から次の反転までは同様に積分項による漸増または漸減
する補正がなされる。また空燃比センサの応答性はリー
ンからリッチへの反転の方がリッチからリーンへの反転
よりも良いことから反転後の積分開始までに遅延時間が
設けられこの遅延時間によっても補正がなされる。空燃
比制御装置は機関の運転状態に応じた基本燃料噴射量に
上記のように設定される空燃比補正係数FAFを乗算し
た燃料噴射量を機関へ供給するよう制御する。
【0003】ところで空燃比制御装置は空燃比センサ出
力によるフィードバック制御を行わないときがある。こ
のときは機関の固体差や経時変化により空燃比がずれる
ことが考えられるのでフィードバックによる修正分の平
均値を学習しておき常時燃料噴射量を補正する空燃比学
習制御が行われている。例えば特開昭60−45743
号公報に開示されたエンジンの燃料制御装置と題する空
燃比制御装置は、空燃比補正係数FAFの平均値を用い
て機関の運転領域毎に学習値の演算を行い過渡運転時に
も学習値を取り込むことにより過渡運転時の空燃比制御
の応答性を良好にするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭60−45743号の空燃比制御装置は機関の運転
領域毎に更新される学習値をもつが学習値の元となる空
燃比補正係数FAFは機関の前の運転状態すなわち機関
の他の運転領域の値をひきづったものである。したがっ
て運転領域毎の学習値を正確に演算することができず機
関の混合気の空燃比が目標空燃比からずれて機関の排気
ガスの浄化性を悪化するという問題を生じる。本発明
は、前記問題を解決するため運転領域毎の学習値を正確
に演算し、機関に供給される混合気の空燃比が目標空燃
比となるように燃料噴射量を算出して機関へ供給するこ
とにより機関の排気ガスの浄化性を良好にする内燃機関
の空燃比制御装置の提供を目的とする。本発明はまた、
学習速度を早くすることにより空燃比制御を早期に正常
状態にすることを他の目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明による空燃
比制御装置の第一実施例の基本構成図である。前記問題
を解決する本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、機関
10の排気系に設けられたリニア型の空燃比センサ11
と、機関10に供給される混合気の目標空燃比が設定さ
れ、その目標空燃比と機関10の運転状態とに基づき機
関10に供給される目標燃料供給量を算出する目標燃料
供給量算出手段13と、を備えた内燃機関の空燃比制御
装置において、機関10の運転状態を複数に区分した運
転領域毎に、空燃比センサ11の出力に基づき実空燃比
または実燃料供給量を算出すると共にこれら実空燃比と
目標空燃比との偏差または実燃料供給量と目標燃料供給
量との偏差の積分値を算出する積分値算出手段16と、
運転領域毎に前記偏差の積分値に対する学習値を記憶す
る記憶手段17と、積分値算出手段16により算出され
た積分値に応じて記憶手段17に記憶された学習値を更
新する学習値更新手段19と、前記目標燃料供給量と前
記学習値とに基づき燃料供給量を算出する燃料供給量算
出手段15と、を備えたことを特徴とする。
【0006】本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、前
記積分値の大きさに応じて前記学習値の更新量を変更す
る更新量変更手段19をさらに備える。
【0007】
【作用】目標燃料供給量算出手段13は、設定された目
標空燃比となるように運転状態例えば吸気量や水温等の
状態に応じて目標燃料供給量を算出する。運転領域を複
数に区分した運転領域を設定し、積分値算出手段16は
空燃比の値をリニアに出力できる排気系に設けられたリ
ニア型の空燃比センサ11の出力に基づく実空燃比V
A/F と目標空燃比VA/FSとの偏差ΔVA/F 、或いは実空
燃比と吸気量から算出される実燃料供給量fcと目標燃
料供給量fcrとの偏差を前記領域毎に積分して積分値
を算出する。記憶手段17は前記運転領域毎に学習値を
設定記憶する。該領域毎の学習値の算出更新は学習値更
新手段18により前記領域毎の積分値に基づいて行われ
る。該積分値に基づき算出更新され記憶される学習値は
燃料供給量算出手段15により目標燃料供給量を補正す
る補正項として燃料供給量fiの算出の際に反映され
る。
【0008】更新変更手段により学習値の更新量を積分
値の大きさに応じて変更できるので学習速度を速くする
ことができる。
【0009】
【実施例】図2は本発明による空燃比制御装置をV型6
気筒機関に適用した場合の実施例を示す全体概略図であ
る。なお、本発明はV型機関以外の直列気筒機関にも当
然に適用可能であることはいうまでもない。
【0010】図2において、21はそれぞれ3つのシリ
ンダがV字型に2列に配置された構成のV型6気筒機関
の本体を示す。機関本体21の吸気通路22にはエアフ
ローメータ23が設けられている。エアフローメータ2
3は吸入空気量を直接計測するものであって、たとえば
ポテンショメータを内蔵した可動ベーン式エアフローメ
ータ等が使用され、吸入空気量に比例したアナログ電圧
の出力信号を発生する。この出力信号は制御回路30の
マルチプレクサ内蔵A/D変換器101に入力されてい
る。ディストリビュータ24には、その軸がたとえばク
ランク角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス
信号を発生するクランク角センサ25Aおよびクランク
角に換算して30°毎にクランク各検出用パルス信号を
発生するクランク角センサ25Bがそれぞれ設けられて
いる。これらクランク角センサ25A、25Bのパルス
信号は制御回路30の入出力インターフェイス102に
供給され、このうちクランク角センサ25Bの出力はC
PU103の割込み端子に供給されている。
【0011】また機関21の吸気管内には吸気管内の圧
力を検出する吸気圧センサ26が設けられ、吸気圧セン
サ26はこの吸気圧に比例したアナログ電圧の電気信号
を発生し、この出力もA/D変換器101に供給されて
いる。さらに、吸気通路22には各気筒毎に燃料供給系
から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁
27A、27Bが設けられている。また、機関本体21
のシリンダブロックのウォータジャケット(図示せず)
には、冷却水の温度を検出するための水温センサ29が
設けられている。水温センサ29は冷却水の温度に応じ
たアナログ電圧の電気信号を発生する。この出力もA/
D変換器101に供給されている。
【0012】機関21の右バンク(以下、Aバンクとい
う)及び左バンク(以下Bバンクという)の排気マニホ
ールド31A、31Bより下流の排気系には、それぞれ
排気ガス中の3つの有害成分HC、CO、NOX を同時
に浄化する三元触媒を収容する触媒コンバータ32A、
32Bが設けられている。この触媒コンバータ(スター
トキャタリスト)32A、32Bは機関始動時の触媒暖
機を短時間で行えるように、比較的小容量とされ、エン
ジンルームに設けられている。
【0013】Aバンクの排気マニホールド31Aには、
すなわち触媒コンバータ32Aの上流側の排気管34A
にはAバンク用の空燃比センサ33Aが設けられ、また
Bバンクの排気マニホールド31Bには、すなわち触媒
コンバータ32Bの上流側の排気管34Bには同様にB
バンク用の空燃比センサ33Bが設けられている。
【0014】さらに、2つの排気管34A、34Bはそ
の下流において集合部35aにおいて合流しており、こ
の集合部35a下流側の排気管には三元触媒を収容する
触媒コンバータ(メインキャタリスト)36が配置され
ている。この触媒コンバータ36は比較的容量が大き
く、車体の床下に設置されている。触媒コンバータ36
の下流側には集合排気管35が連結されている。
【0015】本実施例では、空燃比センサ33A、33
Bとしては、排気中の酸素成分濃度と広い空燃比範囲で
一対一に対応する、つまり排気空燃比と一対一に対応す
る出力信号を発生するリニア型の全域空燃比センサ(A
/Fセンサ)が使用されている。空燃比センサ33A、
33Bは、機関21の排気ガスに含まれる酸素濃度と略
比例する出力電圧を発生し、この出力電圧は制御回路3
0のA/D変換器101に供給されている。
【0016】本実施例では、制御回路30は、たとえば
マイクロコンピュータとして構成され、A/D変換器1
01、入出力インターフェイス102、CPU103の
他に、ROM104、RAM105、バックアップRA
M106、クロック発生回路107等が設けられてい
る。制御回路30は、機関21の燃料噴射制御、点火時
期制御等の基本制御を行う他、図1を用いて説明した目
標燃料供給量算出手段13、減算器14、燃料供給量算
出手段15、積分値算出手段16、記憶手段17、学習
値更新手段18、更新量変更手段19としての機能を有
し、機関21の空燃比制御を行う。
【0017】また、吸気通路22のスロットル弁38に
は、スロットル弁38が全閉状態か否かを示す信号、す
なわちXIDL信号を発生するアイドルスイッチ39が
設けられている。このアイドル状態出力信号XIDLは
制御回路30の入出力インターフェイス102に供給さ
れる。
【0018】さらに40A、40Bは2次空気導入吸気
弁であって、減速時あるいはアイドル時に図示しないエ
アポンプ等の空気源から2次空気を排気マニホルド31
A、31Bに供給して、HC、COエミッションを低減
するためのものである。
【0019】さらに、制御回路30において、ダウンカ
ウンタ108A、フリップフロップ109A、および駆
動回路110AはAバンクの燃料噴射弁27Aを制御す
るためのものであり、ダウンカウンタ108B、フリッ
プフロップ109B、駆動回路110BはBバンクの燃
料噴射弁7Bを制御するためのものである。すなわち、
後述のルーチンにおいて、燃料噴射量(噴射時間)fi
(A) (fi(B) )が演算されると、噴射時間fi
(A) (fi(B) )がダウンカウンタ108A(108
B)にプリセットされると共にフリップフロップ109
A(109B)もセットされる。この結果、駆動回路1
10A(110B)が燃料噴射弁27A(27B)の付
勢を開始する。他方、ダウンカウンタ108A(108
B)がクロック信号(図示せず)を計数して最後にその
出力端子が“1”レベルとなったときに、フリップフロ
ップ109A(109B)がセットされて駆動回路11
0A(110B)は燃料噴射弁27A(27B)の付勢
を停止する。つまり、上述の燃料噴射時間fi(A) (f
i(B) )だけ燃料噴射弁27A(27B)は付勢され、
時間fi(A) (fi(B) )に応じた量の燃料が機関21
のAバンク(Bバンク)燃焼室に送り込まれることにな
る。なお、CPU103の割込みは、A/D変換器10
1のA/D変換終了後、入出力インターフェイス102
がクランク角センサ25Bのパルス信号を受信した時、
等に発生する。
【0020】エアフローメータ23の吸入空気量デー
タ、吸気圧センサ26の吸気圧データおよび水温センサ
29の冷却水温データは所定時間もしくは所定クランク
角毎に実行されるA/D変換ルーチンによって取込まれ
てRAM105の所定領域に格納される。つまり、RA
M105における吸入空気量データ、吸気圧データおよ
び冷却水温データは所定時間毎に更新されている。ま
た、回転速度データはクランク角センサ25Bの30°
CA(クランク角)毎の割込みによって演算されてRA
M105の所定領域に格納される。
【0021】次に、図1と図2を相互に参照しつつPI
D制御に基づく本発明による空燃比制御装置の第一実施
例について説明する。本発明による空燃比制御装置の第
一実施例として、リニア型空燃比センサ出力によるPI
D(比例積分微分)項を用いた古典制御方式の空燃比フ
ィードバック制御に、空燃比偏差の積分値に基づく学習
制御を加えた例を採用した。第一実施例における制御回
路30では、空燃比センサ33Aまたは33Bの出力V
A/F と機関21の運転状態に応じて機関21の混合気の
空燃比が理論空燃比となるように目標空燃比設定手段に
より設定された目標空燃比すなわちストイキ相当の基準
値VA/FSとの偏差(VA/F −VA/FS=ΔVA/FS)を用い
て、燃料噴射量の空燃比フィードバック補正量ΔVA/F
を以下のように算出する。 ΔVA/F = KP・ΔVA/FS+KI・SUM(Δ
VA/FS)+KD・d(ΔVA/FS) ここで、KPは一定の比例係数、SUM(ΔVA/FS)は
後述する方法で求める偏差ΔVA/FSの積分値(SUMΔ
VA/FS=ΣΔVA/FS)、KIは一定の積分係数、d(Δ
VA/FS)はΔVA/FSの変化率(微分値)、KDは一定の
微分係数をそれぞれ示す。
【0022】すなわち、燃料噴射量の空燃比フィードバ
ック補正量ΔVA/F は、空燃比センサ出力VA/F と機関
の混合気が理論空燃比となるときの空燃比センサの出力
に相当する基準値VA/FSとの偏差ΔVA/FSに基づいてP
ID(比例、積分、微分)処理して決定される。ここ
で、KP、KI、KDはフィードバックのゲイン定数で
あり、実験等により決定される。
【0023】ここで、比例項KP・ΔVA/FS、及び微分
項KD・(dΔVA/FS)は、空燃比の過渡的な変動を補
正するためのものであり、積分項KI・(SUMΔV
A/FS)は、空燃比の定常的なずれ、例えば基準出力の経
年的変化により生じる定常偏差を補正するためのもので
ある。
【0024】さらに、制御回路30は上記補正量ΔV
A/F を用いて燃料噴射量補正項Δfiに換算し、機関の
燃料噴射量fiを、fi=fim+Δfiとして算出す
る。次に、偏差ΔVA/FSの積分値の算出方法を説明す
る。
【0025】図3は第一実施例の空燃比制御ルーチンの
フローチャートである。本ルーチンは、PID制御に基
づき制御回路30によりクランク軸一定回転毎(例え
ば、360度毎)に実行される。本ルーチンがスタート
すると、ステップ301〜303では、フラグiの値が
前回ルーチン実行時の値から変更される。ここで、フラ
グiの値はこれから燃料噴射量を演算する気筒バンクを
表し、i=0はAバンクを、i=1はBバンクを表す。
ステップ301〜303でフラグiの値が設定される
と、以下の計算では設定されたフラグiの値に応じてR
AM105のアドレスセットが行われ、それぞれのバン
クに応じて演算が行われる。すなわち、i=0の場合に
はAバンク用にRAM105のアドレスセットが行わ
れ、Aバンク用の空燃比センサ33Aを用いて燃料噴射
量の演算が行われる(この場合ステップ307、308
に記した添字“(i) ”は“A”を意味するものとす
る)。また、i=1の場合には同様にBバンク用にRA
M105のアドレスセットが行われ、Bバンク用の空燃
比センサ33Bを用いて燃料噴射量の演算が行われる
(この場合ステップ307、308に記した添字“(i)
”は“B”を意味する)。これにより、機関1サイク
ル(クランク軸720度回転)の間に、AバンクとBバ
ンクの燃料噴射弁がそれぞれ一回ずつ交互に計算される
ことになる。
【0026】なお、空燃比センサ33A、33Bの出力
による空燃比フィードバック制御の実行条件は、例え
ば、冷却水温が所定値以上であること、機関の始動
が完了していること、始動後増量、暖機増量、パワー
増量、触媒過熱防止のためのOTP増量などの燃料増量
が実行中でなく、かつ上記燃料増量が終了してから所定
時間が経過したこと、燃料カットが実行中でなく、か
つ燃料カットが終了してから所定時間が経過したこと、
機関始動後、空燃比センサ33A、33Bが活性化し
たと判断されたこと等であり、これらの条件が全部成立
したときにのみステップ304から310が実行され
る。
【0027】ステップ304では空燃比センサ出力V
A/F の基準出力VA/FSからの偏差、ΔVA/FSを、 ΔVA/FS=VA/F −VA/FS として計算する。なお、A、B両バンクの上流側A/F
センサ出力VA/F(i)は、別途制御回路30により実行さ
れる図示しないルーチンにより、一定時間毎(例えば8
ms毎)にAD変換して読み込まれ、RAM105に常
に最新のデータが格納される。次いでステップ305で
は、上記ΔVA/FSの値を用いて、ΔVA/FSの積分値SU
MΔVA/FSが演算される。
【0028】次に、ステップ306に進み、前回ルーチ
ン実行時から今回ルーチン実行時のΔVA/FSの変化量、
すなわちΔVA/FSの微分値dΔVA/FSを、 dΔVA/FS=ΔVA/FS(K) −ΔVA/FS(K-1) として算出する。ここで、ΔVA/FS(K-1) は前回ルーチ
ン実行時のΔVA/FS(K)の変化量を示す。
【0029】また、ステップ307では、上記により計
算したΔVA/FS、SUMΔVA/FS、dΔVA/FSの値を用
いて、燃料噴射量の空燃比フィードバック補正量ΔV
A/F(i)を、 ΔVA/F(i)= KP・ΔVA/FS+KI・(SUMΔV
A/FS)+KD・(dΔVA/FS) として計算する。
【0030】次に、ステップ308では、後述する学習
ルーチンへ飛び学習補正係数FKGを算出する。ステッ
プ309では、前記Δfiと後述する学習値から算出さ
れる学習補正係数FKGとを用いて燃料噴射量fi(i)
を、 fi(i) = fim(i) ×FKG + Δfi(i) として演算する。ここで、fim(i) は基本燃料噴射量
である。ステップ310では、別途実行される燃料噴射
ルーチン(図示せず)により、制御回路30のダウンカ
ウンタ108(i) に時間fi(i) がセットされる。これ
により、駆動回路110(i) により燃料噴射弁27(i)
からfi(i) に相当する量の燃料が噴射される。
【0031】図4〜図6は積分値の学習ルーチンのフロ
ーチャートである。本ルーチンは、制御回路30によ
り、クランク軸一定回転毎(例えば、360度毎)また
は所定時間毎に実行される。先ず、図4と図5に示す機
関21の8つの運転領域(j=0〜7)を判別するルー
チンを説明する。ステップ401では機関21の回転数
NE、吸気圧PM、アイドルスイッチ39のアイドル状
態信号XIDLを取り込む。ステップ402ではアイド
ル状態信号XIDLがオンか否かを判別してオンのとき
はアイドル状態とみなしステップ403へ進み、オフの
ときはアイドル状態でないとみなしステップ406へ進
む。ステップ403では機関21の回転数NEが500
≦NE<1000(RPM)であるか否かを判別し、Y
ESのときはステップ404へ進み、NOのときはステ
ップ421へ進む。ステップ404では機関21の吸気
圧PMが173(mmHg)≦PMであるか否かを判別
し、YESのときはステップ405へ進み、運転領域を
j=0と設定してステップ422へ進み、NOのときは
ステップ421へ進む。
【0032】次いでステップ406では機関21の回転
数NEが1000≦NE≦3200(RPM)であるか
否かを判別し、YESのときはステップ407へ進み、
NOのときはステップ421へ進む。ステップ407で
は機関21の吸気圧PMがPM<173(mmHg)で
あるか否かを判別し、YESのときはステップ421へ
進み、NOのときはステップ408へ進む。次いでステ
ップ408では機関21の吸気圧PMが173≦PM<
251(mmHg)であるか否かを判別し、YESのと
きはステップ409へ進み、運転領域をj=1と設定し
てステップ422へ進み、NOのときはステップ410
へ進む。ステップ410からステップ420では同様に
機関21の吸気圧PMに応じて251≦PM<329の
ときはj=2、329≦PM<407のときはj=3、
407≦PM<485のときはj=4、485≦PM<
563のときはj=5、563≦PM<641のときは
j=6、641≦PMのときはj=7とそれぞれ運転領
域を設定する。ステップ403、404、406または
ステップ407で判別結果がNOのときは空燃比フィー
ドバック条件不成立とみなし、ステップ421へ進み運
転領域をj=FF(16進数)と設定する。
【0033】図6はステップ401〜421で判別され
設定された運転領域毎の積分値を学習するルーチンを示
すフローチャートである。先ず、ステップ422ではj
がFFか否かを判別しYESのときはこのルーチンを終
了し、NOのときはステップ423へ進む。次いで、ス
テップ423では積分値を、 Sum(j)=Sum(j)+{VA/F (k)−VA/FS
(k)} として演算する。ここで、jは0〜7の整数、V
A/F (k)は今回処理周期の空燃比センサ33(i) の出
力を示し、VA/FS(k)は機関21に供給された混合気
が理論空燃比のときの空燃比センサ33(i) からの出力
を示す。なお、積分値Sum(j)の初期値は0であ
る。
【0034】次いで、ステップ424では予めRAM1
05に格納された機関21の運転領域毎の積分値Sum
(j)に対する学習更新量Δkg(j)のマップから学
習更新量Δkg(j)を読み取る。またステップ424
に示すLSBには値1/512が代入されている。な
お、このマップに示されるように積分値Sum(j)が
増加するにつれて学習更新量Δkg(j)は減少する。
次いで、ステップ425では学習値KG(j)を、 KG(j)=KG(j)+Δkg(j) として算出して更新する。
【0035】次にアイドル状態信号XIDLのオンオフ
状態を判別してXIDL=1のときはステップ427へ
進みKGX=KG(0)と設定してステップ433へ進
み、XIDL=0のときはステップ428へ進む。ステ
ップ428ではj≦1を判別し、YESのときはステッ
プ429へ進みKGX=KG(1)と設定してステップ
433へ進み、NOのときはステップ430へ進む。ス
テップ430では7≦jを判別し、YESのときはステ
ップ431へ進みKGX=KG(7)と設定してステッ
プ433へ進み、NOのときはステップ432へ進む。
ステップ432では1<j<7のKGXをKG(j)と
KG(j−1)の間で補間演算して求める。ステップ4
33では、KGXを下限ガード値KKGMNと比較し、
KKGMN≦KGXのときはステップ435へ進み、K
KGMN>KGXのときはステップ434へ進みKGX
にKKGMNを設定してステップ437へ進む。ステッ
プ435ではKGXを上限ガード値KKGMXと比較
し、KGX≦KKGMXのときはステップ437へ進
み、KXG>KKGMXのときはステップ436へ進み
KGXにKKGMXを設定してステップ437へ進む。
ステップ437では学習値KGXに1を加算して学習補
正係数FKGを算出してRAM105に記憶し、この学
習ルーチンを終了する。
【0036】本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、前
記積分値の大きさに応じて前記学習値の更新量を変更す
る更新量変更手段をさらに備える。この手段は前述のス
テップ424において、SUM(j)の値の大きさに応
じた学習値Δkg(j)をLSBの値を変更することに
より実行でき、学習値Δkg(j)が大きい程、すなわ
ちLSBの値が小さい程、学習速度を速くすることがで
きる。
【0037】以上説明した空燃比制御方法の他に空燃比
センサの出力信号に基づく空燃比制御方法には種々のも
のがある。これより三元触媒のO2 ストレージ作用を最
大限に活用するために、三元触媒に吸着(貯蔵)された
酸素量を所定量に維持することを考慮しながら機関燃焼
空燃比を理論空燃比に高精度に短時間で収束させること
が可能な、現代制御に基づく空燃比制御法に本発明を適
用した例を以下に説明する。なお、本願出願人は特願平
5−68391号において、すでにこの空燃比制御方法
を提案している。
【0038】図7は本発明による空燃比制御装置の第二
実施例の基本構成図である。本発明による空燃比制御装
置の第二実施例として、リニア型空燃比センサ出力によ
るPI(比例積分)項を用いた現代制御方式の空燃比フ
ィードバック制御に、燃料供給量の偏差の積分値に基づ
く学習制御を加えた例を採用した。第二実施例における
空燃比制御装置は、内燃機関730の回転数NEをクラ
ンク角センサ25Aから、気筒内への吸入空気量maを
エアフローメータ23から検出し、空燃比センサ730
Aの出力から内燃機関730に供給された混合気の空燃
比αを算出する。次いで吸入空気量maと回転数NEの
マップから筒内空気量推定手段731により気筒内の空
気量mcを推定する。実燃料量推定手段732は前記混
合気の空燃比αと前記気筒内空気量mcとから気筒内に
実際に供給された燃料量fcを推定する。目標燃料量設
定手段733は前記気筒内空気量mcから理論空燃比と
なる目標燃料量fcrを設定する。減算器734はfc
−fcrを減算して実燃料量推定手段732により推定
された燃料量fcと目標燃料量fcrとの偏差を算出す
る。積分値算出手段735は機関730の運転状態を複
数に区分した運転領域毎に前記偏差fc−fcrの積分
値を算出する。しかるに、吸気管内に噴射された燃料量
と実際に気筒内へ供給される燃料量とは必ずしも同量で
ないので、吸気管内の壁面に付着する付着率rと吸気管
内の壁面に付着されたまま気筒内へ供給されない付着燃
料の残留率pとを予測して燃料噴射量fiから気筒内へ
供給される燃料量を推定する必要がある。そのため基本
燃料噴射量算出手段736は目標燃料量fcrに基づい
て基本燃料噴射量fimを推定算出する。
【0039】記憶手段737には、運転領域毎に前記偏
差fc−fcrの積分値に対する学習値kgが記憶され
ている。学習値更新手段738は、積分値算出手段73
5により運転領域毎に算出される前記偏差fc−fcr
の積分値に応じて記憶手段737に記憶された学習値k
gを更新する。燃料噴射量算出手段740は、記憶手段
737から学習値kgを読みだして補正係数FKGに読
み替え、その補正係数FKGと前記基本燃料噴射量fi
mを用いて、機関730へ供給する燃料噴射量fiを算
出する。
【0040】図7に示す現代制御に基づく空燃比制御方
法では、エアフローメータの出力とエンジン回転数とか
らエンジン1回転当たりに気筒内に吸入される空気量
(気筒内空気量)mcを、また、空燃比センサの出力V
A/F(i)から燃焼空燃比α(i) を求め、これらから実際に
気筒内に供給された燃料量fc(i) を、fc(i) =mc
/α(i) として算出する。また、同様に理論空燃比αr
を用いて燃焼空燃比を理論空燃比にするために必要とさ
れる目標燃料量fcr(i) を、fcr(i) =mc/αr
として算出し、これらの差fc(i) −fcr(i) およ
び、その時間積分値x1(i) を同時にゼロとするように
燃料噴射量fi(i) が決定される。また、燃料噴射弁か
ら噴射された燃料の一部が吸気ポート壁面に付着するた
め、燃料噴射弁からの噴射量と気筒内に供給される燃料
量とは必ずしも一致しないが、上記燃料噴射量fi(i)
の決定に際してはこの燃料付着が考慮される。このよう
に目標値fcr(i) と実際の燃料供給量fc(i) との偏
差と、その時間積分値とを同時にゼロにするように燃料
噴射量fi(i) を制御することにより、三元触媒には常
に所定量の酸素が貯蔵されるとともに、空燃比制御の応
答性を高めることができる。
【0041】図8は図7に示す空燃比制御方法のフロー
チャートである。本ルーチンは、制御回路30により、
クランク軸一定回転毎(例えば、360度毎)に実行さ
れる。図8においてルーチンがスタートすると、ステッ
プ801では、空燃比センサ33(i) の出力VA/F(i)を
用いて、空燃比センサ33(i) のリニアな出力特性(図
示せず)から空燃比α(i) が算出される。次いでステッ
プ802、803では上記により求めた空燃比α(i) と
エアフローメータ23の出力とエンジン回転数とから求
めたエンジン1回転当たりの吸入空気量mc、及び理論
空燃比αr(定数)とから、実際に気筒内に供給された
燃料量fc(k)(i) と、目標燃料量fcr(k)(i) とを
算出する。また、ステップ804では上記fc(k)(i)
とfcr (k)(i) との偏差δfc(k)(i) を、 δfc(k)(i) =fc(k)(i) −fcr(k)(i) として算出する。
【0042】ステップ805では、燃料噴射量fi(i)
のノミナル値fim(i) を、 fim(k)(i)={fcr(k)(i)−(1−P)fwm
(k)(i)}/(1−R) として計算する。本第二実施例では、燃料噴射量fi
(i) 、噴射された燃料のうち吸気ポート壁面等に付着す
る燃料量fw(i) 、気筒内に供給される燃料量fc (i)
は、それぞれノミナル値fim(i) 、fwm(i) 、fc
m(i) と、偏差δfi(i) 、δfw(i) 、δfc(i) と
の和として以下のように表している。 fi(i) =fim(i) +δfi(i) fw(i) =fwm(i) +δfw(i) fc(i) =fcm(i) +δfc(i)
【0043】また、これらの間には以下のモデル式が成
立していると仮定する。 fw(k+1)(i) =Pfw(k)(i)+Rfi(k)(i) fc(k)(i) =(1−P)fw(k)(i)+(1−R)f
i(k)(i) fwm(k+1)(i)=Pfwm(k)(i) +Rfim(k)(i) fcm(k)(i) =(1−P)fwm(k)(i)+(1−R)
fim(k)(i) fcm(k)(i) =fcr(k)(i) ここで、添字kは今回ルーチン実行時の値を、(k−
1)は前回ルーチン実行時の値を示す。また、本実施例
ではP、Rは定数である。上記モデル式を変形してステ
ップ805ではノミナル値fim(i) が上記の形として
求められる。
【0044】次いでステップ806では、δfc(i) の
時間積分値x1(i) を、 x1(k)(i) =x1(k-1)(i) +δfc(k)(i) として算出する。
【0045】ステップ807では、第1実施例において
図4〜図6を用いて説明したと同様に積分値を学習し、
学習補正係数FKGを求めてRAMに記憶する。但し、
図6のステップ423は次式に置き換えられたものとす
る。 Sum(j)=Sum(j)+{fc(k)−fcr
(k)} (但し、j=0〜7)すなわち、実筒内燃料量と目標筒
内燃料量との偏差を積分するようにしている。筒内燃料
量fcは吸気量mcと空燃比αとの比mc/αとして算
出されることから空燃比の偏差が小さくても燃料量とし
ての偏差は大きく現れ、特に吸気量の大きい領域程顕著
となるので、燃料量の絶対量が大きくなる大吸気量領域
ほど偏差算出の精度がよく、従って学習精度も良い。
【0046】さらに、ステップ808では、前回までに
求めたfi(i) 、δfc(i) 、x1 (i) 等の値を用いて
偏差δfi(i) を、 δfi(k)(i) =f1・δfi(k-1)(i)+f2・δfc
(k-1)(i) +f3・x1(k)(i) +f4・x1(k-1)(i)+f5・x
1(k-2)(i) として計算する。ここで、f1からf5は定数である。
【0047】ステップ809では、上記により求めた燃
料噴射量のノミナル値fim(i) と偏差δfi(i) と学
習補正係数FKGとを用いて燃料噴射量fi(i) を、 fi(k)(i) =FKG・fim(k)(i) +δfi(k)(i) として求める。
【0048】また、ステップ810では、次回のルーチ
ン実行に備えて、壁面付着燃料量のノミナル値が今回ル
ーチン実行時のfwm(i) とRfim(i) との値を用い
て、 fwm(k+1)(i)=Pfwm(k)(i) +Rfim(k)(i) として計算する。
【0049】このように、上記により求められた燃料噴
射量fi(i) は、図3のステップ310で説明したよう
に制御回路30の対応するダウンカウンタ108(i) に
セットされ燃料噴射が行われる。これにより、高精度な
空燃比制御が可能となる。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転領域毎の各学習値の算出更新において、リニア型空燃
比センサを用いて時々刻々の実空燃比或いは実燃料供給
量を求めると共にこれらの実値と目標値との偏差を逐次
算出し、そのように算出された偏差を各運転領域毎に積
分して運転領域毎の積分値を形成し、該積分値から学習
値を算出するようにしているので、前記偏差が偏差算出
時前後の影響を伴わない各々独立した値であることか
ら、運転領域毎に各運転領域における前記偏差を積分す
る際に隣接する運転領域の値を引きずることなく各運転
領域毎に独立した積分値として計算でき、従って学習値
も隣接する運転領域の影響を引きずらないものとするこ
とができる。それゆえ各学習値は各運転領域における正
しい学習値となり、正確な空燃比制御を可能とし排気ガ
スの浄化性が向上する。
【0051】本発明の更新変更手段によれば、学習値の
更新量を積分値の大きさに応じて変更できるので学習速
度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空燃比制御装置の第一実施例の基
本構成図である。
【図2】本発明による空燃比制御装置をV型6気筒機関
に適用した場合の実施例を示す全体概略図である。
【図3】第一実施例の空燃比制御方法のフローチャート
である。
【図4】積分値の学習ルーチンのフローチャートであ
る。
【図5】積分値の学習ルーチンのフローチャートであ
る。
【図6】積分値の学習ルーチンのフローチャートであ
る。
【図7】本発明による空燃比制御装置の第二実施例の基
本構成図である。
【図8】第二実施例の空燃比制御方法のフローチャート
である。
【符号の説明】
10…内燃機関 11…空燃比センサ 13…目標燃料供給量算出手段 14…減算器 15…燃料供給量算出手段 16…積分値算出手段 17…記憶手段 18…学習値更新手段 19…更新量変更手段 21…機関本体 22…吸気通路 23…エアフローメータ 27A、27B…燃料噴射弁 30…制御回路 32A、32B…触媒コンバータ 33A、33B…空燃比センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関の排気系に設けられたリニア型の空
    燃比センサと、該機関に供給される混合気の目標空燃比
    が設定され、該目標空燃比と該機関の運転状態とに基づ
    き該機関に供給される目標燃料供給量を算出する目標燃
    料供給量算出手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装
    置において、 前記機関の運転状態を複数に区分した運転領域毎に、前
    記空燃比センサの出力に基づき実空燃比または実燃料供
    給量を算出すると共に該実空燃比と前記目標空燃比との
    偏差または該実燃料供給量と該目標燃料供給量との偏差
    の積分値を算出する積分値算出手段と、 前記運転領域毎に前記偏差の積分値に対する学習値を記
    憶する記憶手段と、 前記積分値算出手段により算出された積分値に応じて前
    記記憶手段に記憶された学習値を更新する学習値更新手
    段と、 前記目標燃料供給量と前記学習値とに基づき燃料供給量
    を算出する燃料供給量算出手段と、を備えたことを特徴
    とする内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】 前記積分値の大きさに応じて前記学習値
    の更新量を変更する更新量変更手段をさらに備えた請求
    項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
JP5945395A 1995-03-17 1995-03-17 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JPH08254146A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10859021B2 (en) 2017-06-20 2020-12-08 Denso Corporation Apparatus for controlling air fuel ratio
US11346298B2 (en) 2018-03-13 2022-05-31 Denso Corporation Control device
CN117590829A (zh) * 2023-11-23 2024-02-23 中国航发西安动力控制科技有限公司 一种航空发动机控制系统部件互换参数修正方法

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