JPH0968076A - 空燃比学習制御用学習領域設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高地からの下り坂の降坂中、フューエルカット
が頻繁に実行されるので、学習値の学習実行条件を満足
することがなく、学習値が更新されない。 【解決手段】燃料蒸発ガスを回収し得るように構成さ
れ、排気系にＯ_２センサを装備し、少なくとも基本噴射
時間で規定された時間は開成される燃料噴射弁より燃料
が供給される内燃機関において、前記Ｏ_２センサから出
力される出力信号に基づく空燃比と目標空燃比とのずれ
を学習値として学習し、学習した学習値を次回の学習の
時まで保持する空燃比の学習制御を行う際に、前記基本
噴射時間と内燃機関の回転数とに基づいて運転領域を少
なくとも４つの領域に区分し、その内の１の領域を回収
した燃料蒸発ガスのパージ容易な運転状態に対応して設
定し、区分したそれぞれの領域単位で学習値を学習する
学習領域を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
の内燃機関において、実際の空燃比と目標空燃比とのず
れを学習して空燃比を目標空燃比に維持する空燃比学習
制御における学習領域の設定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、スロットル開度とエンジン回転数
とに基づいて基本噴射時間を決定するいわゆるα−Ｎシ
ステムと呼ばれる燃料噴射方式を採用する内燃機関が知
られている（例えば、特開昭６０−６２６２７号公
報）。この種のシステムにおける空燃比の制御は、空気
流量又は吸入空気圧とエンジン回転数と基づいて燃料噴
射量を決定する方式のものと同様に、Ｏ_２センサから出
力される電圧信号に基づいてフィードバック制御を行う
際に、その電圧信号の変化に応じて決定されるＡ／Ｆフ
ィードバック補正係数ＦＡＦを用いて基本噴射時間を補
正し、実際の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射
量を補正するものである。また、空燃比の学習制御は、
Ａ／Ｆフィードバック補正係数ＦＡＦの推移を一定期間
毎に把握して、設定された学習ゾーン毎にその推移状態
に基づいて学習補正値を更新し、学習補正値によりＡ／
Ｆフィードバック補正係数ＦＡＦを補正するようにして
いる。

【０００３】このような学習制御を実施する場合、学習
補正値は運転状態に応じて記憶するように構成してあ
る。通常、運転状態に応じてスロットル開度とエンジン
回転数とにより区分される領域すなわち学習ゾーンを設
定し、その学習ゾーン単位で学習補正値を更新するよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常、学習ゾーンは、
フィードバック制御が可能となる運転領域を１６分割し
て設定している。このように、多数の領域に分割するこ
とにより、特定領域での空燃比のずれが他の領域にほと
んど影響を及ぼさないものとなる一方、高地からの降坂
時には、学習実行条件が成立しないためにほとんど学習
補正値が更新されないという不具合がある。すなわち、
高地への登坂走行中は、高負荷高回転域の学習ゾーンが
更新され、高度に応じた学習補正値の更新を行うが、降
坂時にはフューエルカットが比較的長時間に亘って断続
的に実施されるので、フィードバック制御により走行で
きる運転時間が短くなる。その上、フィードバック制御
が実行されても、学習ゾーンで学習可能になるには、同
一の学習ゾーンで所定の時間運転が継続しなければなら
ないという学習実行条件が成立しにくい。つまり、学習
実行条件が成立するまでに時間がかかるが、その時間に
満たないうちに運転状態が変化してしまうために、学習
実行条件が成立せず、学習補正値が更新されないまま降
坂走行を継続することになる。したがって、その後平地
に近くなると、高地走行中のリーンサイドに学習した学
習補正値のために、空燃比がオーバーリーンな状態とな
り、ラフアイドルが発生したり、さらにはストールする
可能性があった。

【０００５】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る空燃比学習制御用学習領域
設定方法は、燃料蒸発ガスを回収し得るように構成さ
れ、排気系にＯ_２センサを装備し、少なくとも基本噴射
時間で規定された時間は開成される燃料噴射弁より燃料
が供給される内燃機関において、前記Ｏ_２センサから出
力される出力信号に基づく空燃比と目標空燃比とのずれ
を学習値として学習し、学習した学習値を次回の学習の
時まで保持する空燃比の学習制御を行う際に、前記基本
噴射時間と内燃機関の回転数とに基づいて運転領域を少
なくとも４つの領域に区分し、その内の１の領域を回収
した燃料蒸発ガスのパージ容易な運転状態に対応して設
定し、区分したそれぞれの領域単位で学習値を学習する
学習領域を設定することを特徴とする。

【０００７】このような構成のものであれば、学習領域
は基本噴射時間と内燃機関の回転数とに基づいて、４つ
に区分された運転領域に対応して区成されることにな
る。しかも、その内の１の領域は、回収した燃料蒸発ガ
スのパージ容易な運転状態に対応して設定している。つ
まり、回収した燃料蒸発ガスがパージされる運転状態で
は、排出した燃料蒸発ガスのために空燃比がリッチにな
りやすい傾向がある。このように、学習領域の１つを燃
料蒸発ガスのパージ容易な運転領域に対応させることに
より、他の運転領域と同様に学習値の学習を実施して
も、燃料蒸発ガス分だけリッチな状態が学習値に反映さ
れることはない。

【０００８】加えて、それぞれの学習領域は、従来の１
６の区分に比べて拡大されることになる。つまり、１つ
の学習領域の範囲は大きく設定される。したがって、高
地からの降坂時においても、１つの学習領域内にとどま
る時間が長くなり、フューエルカットの合間の短時間の
フィードバック制御状態においても学習値の学習が可能
になる。この結果、平地に近づくにつれてもリーンにな
らず、ラフアイドルやストールの発生を確実に防止する
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図面
を参照して説明する。なお、以下の実施例では、自動車
用の燃料噴射式のエンジンにおいて実施した場合につい
て説明するが、自動車用のエンジンに限定されるもので
はない。

【００１０】図１に概略的に示したエンジン１００は、
その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して
開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側に
はサージタンク３が設けられている。サージタンク３に
連通する吸気系１の吸気マニホルド４の一方の端部近傍
には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射
弁５を、電子制御装置６により制御するようにしてい
る。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定
するためのＯ_２センサ２１が、図示しないマフラに至る
までの管路に配設された三元触媒２２の上流の位置に取
り付けられている。このＯ_２センサ２１からは、酸素濃
度に対応して電圧信号ｈが出力される。なお、図示しな
いが、燃料タンク内に発生した燃料蒸発ガスは、制御弁
を介してキャニスタに吸着され、エンジン１００が始動
された後に他の制御弁を介してパージすなわち吸気系１
に導入されるように構成してある。

【００１１】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されている。記憶装置８に
は、後述する学習領域を構成する学習ゾーンＫＧｊ（以
下、ゾーンと略称する）に対応して設定される記憶領域
に、学習値であるＡ／Ｆ学習補正係数ＫＧの最新値が記
憶されるように構成してある。入力インターフェース９
には、エンジン回転数ＮＥ、気筒判別、及びクランク角
度基準位置を検出するためのカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号Ｎｅ、気筒判別信号Ｇ１、及
びクランク角度基準位置信号Ｇ２、車速を検出するため
の車速センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロット
ルバルブ２の開度を検出するためのスロットルセンサ１
６から出力されるスロットル開度信号ｄ、エンジンの冷
却水温を検出するための水温センサ１７から出力される
水温信号ｅ、上記したＯ_２センサ２１から出力される電
圧信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェー
ス１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆ
が、またスパークプラグ１８に対してイグニッションパ
ルスｇが出力されるようになっている。

【００１２】電子制御装置６には、スロットルセンサ１
６から出力されるスロットル開度信号ｄとカムポジショ
ンセンサ１４から出力される回転数信号Ｎｅとを主な情
報とし、フィードバック制御中においては少なくともＡ
／Ｆフィードバック補正係数ＦＡＦ及びＡ／Ｆ学習補正
係数ＫＧＸで基本噴射時間ＴＰを補正して燃料噴射弁開
成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、
その決定された通電時間により燃料噴射弁５を制御し
て、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁５から吸
気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。
基本噴射時間ＴＰは、スロットル開度ＴＡとエンジン回
転数ＮＥとにより決定されるもので、記憶装置８内に演
算用のマップが格納されている。このマップは、スロッ
トル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとの代表的な値をパ
ラメータとして、基本噴射時間ＴＰが設定されているも
のである。基本噴射時間ＴＰは、その時点の運転状態に
おけるスロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとを検
出し、検出したスロットル開度ＴＡとエンジン回転数Ｎ
Ｅとから、対応する基本噴射時間ＴＰをマップより読み
出す。マップに検出したスロットル開度ＴＡとエンジン
回転数ＮＥとがない場合は、補間計算により基本噴射時
間ＴＰを演算する。

【００１３】しかもこのプログラムにおいては、運転領
域に対して負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定
された４の学習領域たるアイドルゾーンＫＧ１、エバポ
ゾーンＫＧ２、中間ゾーンＫＧ３及びパワーゾーンＫＧ
４におけるＯ_２センサ２１から出力される出力信号に基
づく空燃比と目標空燃比とのずれを空燃比学習補正値Ｋ
ＧＪとして学習するように構成してある。空燃比学習補
正値ＫＧＪは、例えば、Ａ／Ｆフィードバック補正係数
ＦＡＦの平均値を演算し、その平均値の大小に基づいて
一定値をゾーンＫＧｊに対応して記憶されている空燃比
学習補正値ＫＧＪに加減演算するものであってよい。

【００１４】具体的には、Ａ／Ｆフィードバック補正係
数ＦＡＦを平均して得られた平均フィードバック補正係
数ＦＡＦＡＶと制御中心との偏差を示す偏差ＤＡＦと偏
差ＤＡＦのなまし値ＤＡＦＴＯＴＡＬと偏差ＤＡＦの変
化を示す変化値ＤＤＡＦとを、下式により演算する。

【００１５】ＤＡＦ_ｎ＝ＦＡＦＡＶ_ｎ−１．０ ＤＡＦＴＯＴＡＬ_ｎ＝ＤＡＦＴＯＴＡＬ_ｎ−１＋ＤＡＦ
_ｎ／８ ＤＤＡＦ_ｎ＝ＤＡＦ_ｎ−ＤＡＦ_ｎ−１ ただし、ｎは正の整数 次に、得られた偏差ＤＡＦ、偏差ＤＡＦの加算値ＤＡＦ
ＴＯＴＡＬ及び変化値ＤＤＡＦにそれぞれ係数を乗じて
学習比例値ＫＧＰ_ｎ、学習積分値ＫＧＩ_ｎ及び学習微分
値ＫＧＤ_ｎを計算し、平均フィードバック補正係数ＦＡ
ＦＡＶを演算するタイミング例えばＡ／Ｆフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦのスキップ毎に、学習比例値ＫＧ
Ｐ_ｎ、学習積分値ＫＧＩ_ｎ及び学習微分値ＫＧＤ_ｎから
学習補正係数ＫＧＸを下式に基づいて演算する。演算さ
れた学習補正係数ＫＧＸは記憶装置８に格納される。

【００１６】 ＫＧＸ_ｎ＝１＋ＫＧＰ_ｎ＋ＫＧＩ_ｎ＋ＫＧＤ_ｎ ＫＧＰ_ｎ＝ＤＡＦ_ｎ×ＫＰＫＧ ＫＧＩ_ｎ＝ＤＡＦＴＯＴＡＬ_ｎ×ＫＩＫＧ ＫＧＤ_ｎ＝ＤＤＡＦ_ｎ×ＫＤＫＧ ただし、ＫＰＫＧは比例係数、ＫＩＫＧは積分係数、Ｋ
ＤＫＧは微分係数である。

【００１７】この後、空燃比学習補正値ＫＧＪの更新条
件が成立した場合は、下記に示す示す式により空燃比学
習補正値ＫＧＪを演算して更新を行う。更新条件は、次
に箇条書きする条件であり、これらの条件がすべて成立
した場合に更新を行う。

【００１８】Ａ）冷却水温ＴＨＷが、設定水温値ＫＴＨ
ＷＫＧ以上であること。

【００１９】Ｂ）｜ＤＡＦ｜≦ＫＤＡＦＤＥ、かつ｜Ｄ
ＤＡＦ｜≦ＫＤＤＡＦＤＥであること。ただし、ＫＤＡ
ＦＤＥは比例限界値、ＫＤＤＡＦＤＥは微分限界値。

【００２０】Ｃ）空燃比フィードバック制御中であるこ
と。

【００２１】Ｄ）運転条件がゾーン内にあること。

【００２２】Ｅ）ゾーンが移行後、同一ゾーンで平均フ
ィードバック補正係数ＦＡＦＡＶの計算タイミングが所
定回数ＫＦＡＦＡＶＴ（例えば２回）以上経過している
こと。

【００２３】空燃比学習補正値ＫＧＪは、そのゾーンＫ
Ｇｊの前回の学習積分値ＫＧＩ_{ｎ− １}と今回の学習積分
値ＫＧＩ_ｎとの平均を演算するものである。この学習積
分値ＫＧＩは、制御中心からのずれのなまし値ＤＡＦＴ
ＯＴＡＬに基づいて計算されているので、急激な変動を
生じることなく、しかもＡ／Ｆフィードバック補正係数
ＦＡＦのずれ（オフセット量）を十分に反映するものと
なる。

【００２４】ＫＧＪ＝（ＫＧＩ_ｎ−１＋ＫＧＩ_ｎ）／２ 以上において、空燃比学習補正値ＫＧＪの更新条件が成
立した際、すなわち、冷却水温ＴＨＷが、設定水温値Ｋ
ＴＨＷＫＧ以上であり、空燃比フィードバック制御中で
あり、運転条件がゾーンＫＧｊ内にあり、偏差ＤＡＦの
絶対値が設定された比例限界値ＫＤＡＦＤＥ以下で、か
つ変化値ＤＤＡＦの絶対値が微分限界値ＫＤＤＡＦＤＥ
以下であり、ゾーンＫＧｊが移行後、同一ゾーンＫＧｊ
で平均フィードバック補正係数ＦＡＦＡＶの計算タイミ
ングが所定回数ＫＦＡＦＡＶＴ（例えば２回）以上経過
している場合には、その時の運転条件があてはまる学習
ゾーンの空燃比学習補正値ＫＧＪを更新する。

【００２５】このような学習制御に先立って、ゾーンＫ
Ｇｊは、図２に示すように、基本噴射時間ＴＰとエンジ
ン１００の回転数ＮＥとに基づいて運転領域を４の領域
に区分し、区分したそれぞれの領域に対応して設定して
ある。この場合、それぞれのゾーンＫＧｊの下限となる
境界の基本噴射時間ＴＰから上限となる基本噴射時間Ｔ
Ｐまでの間隔は、４つのゾーンＫＧ１、ＫＧ２、ＫＧ
３、ＫＧ４ともにほぼ同じに、例えば２ｍｓｅｃ．程度
の値に統一して設定する。ただし、中間ゾーンＫＧ３に
ついては、エンジン回転数ＮＥの高い高回転領域におい
てのみ約２倍の幅を持ち、エバポゾーンＫＧ２の高回転
領域をカバーするものである。

【００２６】アイドルゾーンＫＧ１は、アイドル運転領
域に対応する基本噴射時間ＴＰと回転数ＮＥとで設定し
てあり、エバポゾーンＫＧ２は、アイドルゾーンＫＧ１
より高い基本噴射時間ＴＰの領域にアイドルゾーンＫＧ
１と等しい基本噴射時間幅で低回転領域から中高回転領
域まで設定してある。このエバポゾーンＫＧ２は、アイ
ドルゾーンＫＧ１と中間ゾーンＫＧ３との中間に位置す
る領域で、スロットルバルブ２が開くことにより制御弁
が作動し、キャニスタに吸着された燃料蒸発ガスがパー
ジされやすい運転領域に合わせて設定してある。中間ゾ
ーンＫＧ３は、エバポゾーンＫＧ２より高い基本噴射時
間ＴＰの領域にアイドルゾーンＫＧ１と等しい基本噴射
時間幅で高回転領域まで設定されるとともに、上記した
ようにエバポゾーンＫＧ２の延長上にある高回転領域を
カバーするように設定している。そしてパワーゾーンＫ
Ｇ４は、同じく中間ゾーンＫＧ３より高い基本噴射時間
ＴＰの領域にアイドルゾーンＫＧ１と基本噴射時間幅を
等しくして、低回転領域から高回転領域に亘る広い領域
に設定してある。

【００２７】このように、ゾーンＫＧｊを運転領域に対
して大きく区分することにより、１つのゾーンＫＧｊに
とどまる時間を長くすることができ、高地からの帰りに
下り坂を降坂中で、比較的長いフューエルカットが断続
的に続く場合であっても、短時間のフィードバック制御
を実行中に空燃比学習補正値ＫＧＪの学習を行うことが
できる。したがって、この後平地等を走行した場合であ
っても、空燃比学習補正値ＫＧＪが好適に更新されてい
るので、オーバーリーンによるドライバビリティの低下
や、ラフアイドルやストールの発生を防止することがで
きる。また、この実施例のように、学習制御をＰＩＤ制
御により行うことにより、学習制御速度を向上させるこ
とができる。

【００２８】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。例えば、上記実施例では、いわゆ
るα−Ｎシステムを採用するエンジンについて説明した
が、吸気圧とエンジン回転数とから基本噴射時間ＴＰを
設定するシステムに適用するものであってもよい。

【００２９】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的な全体構成図。

【図２】同実施例の学習ゾーンを概略的に示す領域説明
図。

【符号の説明】

２…スロットルバルブ ４…吸気マニホルド ５…燃料噴射弁 ６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １１…出力インターフェース ２１…Ｏ_２センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料蒸発ガスを回収し得るように構成さ
   れ、排気系にＯ_２センサを装備し、少なくとも基本噴射
   時間で規定された時間は開成される燃料噴射弁より燃料
   が供給される内燃機関において、前記Ｏ_２センサから出
   力される出力信号に基づく空燃比と目標空燃比とのずれ
   を学習値として学習し、学習した学習値を次回の学習の
   時まで保持する空燃比の学習制御を行う際に、前記基本
   噴射時間と内燃機関の回転数とに基づいて運転領域を少
   なくとも４つの領域に区分し、その内の１の領域を回収
   した燃料蒸発ガスのパージ容易な運転状態に対応して設
   定し、区分したそれぞれの領域単位で学習値を学習する
   学習領域を設定することを特徴とする空燃比学習制御用
   学習領域設定方法。