JPS61106943A - エンジンの制御装置 - 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、エンジンの制御装置に関し、主に燃料噴射量
ひいては空燃比を高精度に制御するのに適したエンジン
の制御装置に関するものである。

（従来技術） 従来、エンジンに供給される混合ガスの空燃比を正しく
制御するために燃料噴射式ガソリンエンジンが採用され
るようになり、この燃料噴射式エンジンにおいては回転
数センサや吸入負圧センサなどで時々刻々の運転状態を
検出するとともに、予め各運転状態に対応した燃料噴射
量若しくは燃料噴射量の補正量を設定したマツプを記憶
させ、検出運転状態に基いてマツプに設定された燃料噴
射量若しくは補正量で補正された燃料噴射量を供給する
所謂マツプ制御の手法が提案されて来た。

そして、長期運転の結果、吸気バルブやカムの摩耗など
の経年変化によってエンジンの各部の機能にバラツキが
生じ、検出される運転状態が同一であっても空燃比にバ
ラツキが生してくることから、排気ガス中の酸素濃度を
ｏ２センサで検出し、この０□セセン信号に基いて時々
刻々空燃比が理論空燃比に正しく制御されているか否か
を判定し、エンジンの個々の運転状態における正しい燃
料噴射量若しくは燃料噴射量の補正量をサンプリングに
よって適当なタイ乍ングで予め学習してマツプ情報を更
新し、このように更新されたマツプ情報を用いて燃料噴
射量を制御するようにした所謂学習制御へと発展して来
た（特開昭５５−９６３３９号公報および特開昭５９−
５４７５０号公報参照）。

しかしながら、従来のマツプ式学習制御においては、エ
ンジンの運転領域を比較的少数の運転ゾーンに分割し、
各運転ゾーン内に１つの制御量（燃料噴射量やその補正
量）を設定するようにしていたので、各運転ゾーン内で
は運転状態が異なっても同一の制御量が設定されること
となり、また隣接の運転ゾーンについては制御量が不連
続的（段階状）に変化することとなるがら、空燃比を・
Ａ　　　　　　　一定の精度以上に高めることは出来な
いという問題があった。

しかも、学習によりマツプに記憶されている制御量を更
新するに際しても、各運転ゾーン内を代表するような運
転状態のときにサンプリングされるとは限らず、また前
回の更新サンプリング時の運転状態と今回の更新サンプ
リング時の運転状態も同一とは限らないので、学習回数
を重ねてもマツプに記憶される制御量自体に相当のバラ
ツキが避けられず、空燃比を一定の精度以上に高めるこ
とは出来ないという問題があった。

これに対して、エンジンの運転領域を小さく分割して各
運転ゾーン自体を小さくすることにより上記の諸問題を
解決することも不可能ではないけれども、その場合には
マツプを記憶するための記憶容量が増大し、情報処理時
間も長くなるなど実用性に欠けるという問題が残る。

（発明の目的） 本発明は、上記の諸問題に鑑みてなされたもので、マツ
プのための記憶容量を増すことなく学習制御の精度を大
幅に向上させることができるよう　　　　　　　１なエ
ンジンの制御装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係るエンジンの制御装置は、第１図に示すよう
にエンジンの運転領域を少なくとも３つの運転状態で各
々区画される複数の運転ゾーンに分割し運転ゾーンを区
画する各運転状態の近傍に区画されるメモリ領域に対応
した制御値を記憶する記憶手段と、各運転ゾーン内の任
意の運転状態に対応する基本制御値をこの運転ゾーンを
区画する運転状態のメモリ領域の制御値から補間により
求める基本制御値設定手段と、上記基本制御値に基いて
フィードバック制御するフィードバック制御手段と、上
記フィードバック制御により求められた最終制御値を上
記メモリ領域のうち基本制御値の算出に寄与したりメモ
リ領域に運転状態の差に応じて反映させるメモリ制御値
更新手段とを備えたものである。

（発明の効果） 本発明においては、エンジンの運転領域を分割した複数
の運転ゾーンの各々に対して１つの制御値を対応させて
記憶するのではなく、運転ゾーンを区画する各運転状態
の近傍のメモリ領域の各々に１つの制御値を対応させて
記憶し、各運転ゾーン内の任意の運転状態に対応する基
本制御値を、この運転ゾーンを区画する運転状態のメモ
リ領域の制御値から補間ＧＥよって求めるようにしたの
で、各運転状態に正しく対応する精度の高い基本制御値
を求めて制御することが出来る。

しかも、メモリ制御更新手段によってフィードバック制
御により求められた最終制御値をメモリ領域のうちこの
基本制御値の算出に寄与したメモリ領域に運転状態の差
に応じて反映されるようにしたので、各メモリ領域に対
応する制御値を精度の高いデータで繰返し更新していく
ことによって記憶している制御値（学習値）をバラツキ
のない正しい値に近づけていくことが出来る。

以上のように、メモリ容量を増すことなく広い運転領域
にわたって精度よく制御することが出来る。

（実施例） 本発明を燃料噴射式ガソリンエンジンの燃料制御に適用
した場合の実施例について図面に基いて説明する。

第２図に示すように、この燃料制御システムはエアクリ
ーナ１の吸気通路２に燃料を噴射するインジェクタ３に
燃料噴射量を指令するコンピュータ４とこのコンピュー
タ４に必要な諸データを与えるセンサ類とによって基本
的に構成される。

スロットル開度センサ５は吸気通路２のスロットルバル
ブ６のスロットル開度りを検出するもので、このスロッ
トル開度センサ５で検出されるスロットル開度りからエ
ンジンの負荷が検出される。

回転数センサ７はエンジンＥのクランク軸に臨設されク
ランク軸の回転速度からエンジン回転数Ｎを検出する。

吸入空気量センサ８は吸気通路２の上流部に介設されエ
ンジンＥに吸入される吸入エア量Ｑ８を検出する。

ｏ２センサ９はエンジンＥの排気通路１０の触媒１１の
上流側に設けられ、排気ガス中の酸素濃度からエンジン
Ｅの燃焼室１２に吸入された混合気のり−ン、リッチを
検出する。

吸気温度センサ１３は吸入エアの温度を検出する。

冷却水温センサ１４はエンジン冷却水通路１５の冷却水
温を検出する。

第３図に示すように、上記コンピュータ４は、各センサ
５・７・８・９・１３・１４の出力を入力し、或いはイ
ンジェクタ３に対する指令を出力するためのＩ１０イン
ターフェイス１６、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１７、
リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１８、ランダム・ア
クセス・メモリ　（ＲＡＭ）１９を備え、これらデータ
バス２０及びアドレスバス２１で結合した基本構造を有
する。

上記ＲＯＭ１８には、エンジン回転数Ｎと吸入エア量Ｑ
１とに基いて基本燃料噴射量Ｔｍを演算のためのプログ
ラム及び後述の各種演算のための各種プログラムが格納
されている。

上記ＲＡＭ１９には、次のような学習値マツプが予め設
定され格納されている。

すなわち、第６図に示すように、エンジンの運転領域が
エンジン回転数Ｎ　＝Ｎ　＋、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４及びス
ロットル開度Ｌ＝Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３、とによって複数の
運転シー７Ｚ、、ｚｚ、Ｚｌ、・・Ｚｌ３に分割され、
第７図に示すようにエンジン回転数Ｎとスロットル開度
りとで定まる各運転状態を表す各格子点ＰＬ　　（Ｎ、
Ｌ）の近傍部にエンジン回転数差が所定値ΔＮ以内でス
ロットル開度差が所定値ΔＬ以内の領域として各メモリ
領域ＭＺ、が設定され、上記ＲＡＭ１９の各番地には各
メモリ領域ＭＺ、を対応させるとともに各メモリ領域Ｍ
Ｚ１に対応する番地に当該各メモリ領域Ｍ　Ｚ　＋に対
応する学習値ΔＴＧを記憶させて学習マツプが作成され
、ＲＡＭ１９の一部が学習マツプ記憶手段として使用さ
れる。

尚、第８図のように上記メモリ領域ＭＺ、は各格子点Ｐ
□から半径ｒ以内の近傍の領域として設定してもよい。

また、上記ＲＡＭ１９の各番地に上記各メモリ領域ＭＺ
、を対応さるとともに各メモリ領域ＭＺ。

に対応する番地に既学習フラグ或いは未学習フラグを記
憶させる学習フラグマツプが作成され、ＲＡＭ１９の一
部が学習フラグマツプ記憶手段として使用される。

上記コンピュータ４のＣＰＵＩ　７は第４図及び第５図
おフローチャートに示すメインルーチンを実行して燃料
噴射パルス巾を決定し、メインルーチン実行中に割込み
信号によって燃料噴射パルスをインジェクタ３へ出力す
る。

次に、上記フローチャートに示された燃料制御ルーチン
は、スタート信号によってＩ１０インターフェイス１６
及び必要なデータを初期化した後、以下のステップ８１
〜３１２を実行し、これを繰り返す。

ステップＳ１では、回転センサ７、スロットル開度セン
サ５、吸入空気量センサ８．０□センサ９、冷却水温セ
ンサ１４及び吸気温度センサ１３から各々エンジン回転
数Ｎ、スロットル開度し、吸入空気量Ｑ３．０□セセン
信号ｐ、冷却水温Ｑｗ及び吸気温度Ｑ８がＩ１０インタ
ーフェイス１６を介して読み込まれる。

ステップＳ２では、エンジン回転数ＮがＲＯＭ１８に予
め設定されている設定値Ｎ。（例えば、Ｎｏ　＝　１０
０　Ｏｒ　ｐｍ）以上か否かが判定され、エンジンＥの
起動時などエンジン回転数Ｎが設定値Ｎ。未満のときに
はＳｌへ移行し、エンジン回転数Ｎが設定値Ｎ。以上の
ときにはＳ３へ移行する。

Ｓ３では、エンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑｌｌとに基
いて予めＲＯＭ１８に入力されている演算プログラムに
より基本燃料噴射量Ｔ、が演算される。

Ｓ４では、冷却水温Ｑ８及び吸気温度Ｑ３とに基いて予
めＲＯＭ１８に入力されている演算プログラムにより温
度補正係数ＫＴが演算される。即ち、これにより冷機時
或いは寒冷時には燃料が増量補正されることになる。

）□・Ｉ　　　　　　　　Ｓ５では、エンジン回転数Ｎ
とスロットル開度Ｌとで定まる現在の運転状態に対して
基本燃料噴射ＮＴＢを増減補正する燃料補正量であると
ころの学習値ΔＴ６がＲＡＭ１９に記憶されている学習
値マツプから読み込まれＲＯＭ１８に入力されている演
算プログラムに従って補間により次のように演算される
。

すなわち、第９図に示すように、現在の運転状態が運転
ゾーンＺ、内のＰ点であるとし、この運転ゾーンＺ８を
区画する格子点がＰ、、Ｐ、、ＰいＰｏでこれら格子点
に対応するメモリ領域がＭＺ。

、ＭＺＪ、ＭＺＩＩＸＭＺ、で、これらメモリ領域に設
定されている学習値が各々ΔＴＧ１、ΔＴ０４、ΔＴＧ
ｆｆｉ、ΔＴＧＩ、であるとし、Ｐ点がａとす、ｃとｄ
とで図示のように定まる位置であるとする。

Ｐ点が上記のメモリ領域ＭＺ、、ＭＺＪ、ＭＺいＭＺｌ
ｌの何れにも入らないときには、Ｐ点の学習値つまり現
在の運転状態に対応する学習値　八Ｔ、（２）は、各格
子点ｐ、’、ｐ、、Ｐ、、、、Ｐ７がらＰ点までの運転
状態の差を反映させて例えば次のような線型補間式で求
めるものとする。　　　　　　　　　　　　　　　）Δ
ＴＧＬｐ、−〔（ΔＴ、ｉ、ｂ＋ΔＴＧＪ、ａ）ｄ＋（
ΔＴ、ｆｆ１．ｂ＋ΔＴＧ、１．　ａ　）　　ｃ　）／
　　（（ａ　＋ｂ）　　Ｘ　　（ｃ　＋ｄ）　　）但し
、Ｐ点が上記メモリ領域ＭＺ、　、ＭＺｊ、ＭＺｏ、Ｍ
Ｚ、ｌの何れかに入るときには、Ｐ点の学習値つまり現
在の運転状態に対応する学習値ΔＴＧ（＋１１は、Ｐ点
が入る当該メモリ領域の学習値を用いるものとする。即
ち、各メモリ領域は各格子点の近傍部に設定されるもの
であるため、各メモリ領域内については同一の学習値Δ
ＴＧを用１．ｘてもそれによる精度低下は無視し得る程
度であり、無益な補間演算を省略してより現実的な制御
を行なうためである。

尚、上記線型補間式に代えて、他のより簡便な補間式を
用いてもよいことは勿論である。

Ｓ６では、０□セセン信号ｐに基いて予めＲＯＭ１８に
入力されている演算プログラムによりＦ／Ｂ補正値ΔＴ
Ｆが演算される。

このＦ／Ｂ補正値ΔＴ、は、前回の空燃比がリーンで、
今回の空燃比もリーンであるときにはＦ／Ｂ補正値ΔＴ
Ｆが増加修正され、この反対に前回の空燃比がリッチで
、今回の空燃比もリッチであるときにはＦ／Ｂ補正値Δ
ＴＦｆＪ＜減少修正され、またリーンからリッチへ反転
したときには前回の増加修正が大きすぎたので今回のＦ
／Ｂ補正値ΔＴｙを基準にしてそれが減少修正され、こ
の反対にリッチからリーンへ反転したときには前回の減
少修正が大きすぎたので今回のＦ／Ｂ補正値ΔＴ、を基
準にしてそれが増加修正される。

Ｓ７では、所定の学習値更新条件が満足されたときに限
り第５図のフローチャートのルーチン（ステップＳ７０
〜５７９）により学習値マツプの学習値ΔＴ、が更新さ
れる。

上記学習値ΔＴＧの更新について説明すると、Ｓ７０で
は必要数のＦ／Ｂ補正値ΔＴＦがＲＡＭ１９のメモリに
格納され、３７１ではＲＯＭ１８に予め入力されている
学習値へＴ６の更新条件が満たされているか否かが判定
される。更新条件が満たされているときにはＳ７２へ移
行し、更新条件が満たされていないときには学習値ΔＴ
、を更新しないでＳ８へ移行する。

上記更新条件としては、０□セセン信号ｐに基づくフィ
ードバック制御中であること、エンジン回転数Ｎが所定
範囲内の値であること、エンジンＥが暖機されて冷却水
温Ｑ。が６０°Ｃ以上であること、ｏ２センサ９の出力
が所定レベル以上になっていること、などが少なくとも
必要条件である。

Ｓ７２では、上記格納された必要数のＦ／Ｂ補正値ΔＴ
Ｆの平均値が演算され、この平均値が新たな学習値へＴ
、として設定される。

Ｓ７３では、現在の運転状態が学習値マツプの何れかの
格子点Ｐ、のメモリ領域ＭＺ、内か否かが判定され、メ
モリ領域ＭＺ、内に入っているときには３７４において
当該メモリ領域ＭＺ、の学習値ΔＴＧを今回の学習値Δ
ＴＧで更新し、Ｓ７５においてＲＡＭ１９に記憶されて
いる前記学習フラグマツプの当該メモリ領域ＭＺ、に既
学習フラグが立てられる。

これに対して、Ｓ７３において現在の運転状態が何れの
格子点Ｐ１のメモリ領域ＭＺ、にも入っていないと判定
されたときには、３７６へ移行し、３７６において現在
の運転状態が属する運転ゾーンＺ、を区画する周囲の４
格子点Ｐ、のメモリ領域ＭＺ１に未学習メモリ領域ＭＺ
、があるか否かが判定され、未学習メモリ領域ＭＺ、が
存在するときには３７７においてその未学習メモリ領域
ＭＺｊの学習値ΔＴＧとして散散えず暫定的に今回の学
習値ΔＴ６が入力され、３７８において学習フラグマツ
プの当該メモリ領域ＭＺ、に既学習フラグが立てられる
。

また、Ｓ７６における判定の結果、周囲の４格子点Ｐ、
のメモリ領域ＭＺ、に未学習メモリ領域ＭＺ、かない場
合には、３７９へ移行し、今回の学習値ΔＴｃを用いて
外挿により現在の運転状態の周囲の４格子点Ｐ８のメモ
リ領域ＭＺ、の学習値ΔＴ、が例えば次のように演算さ
れ更新される。

再び、第９図を用いて説明すると、現在の運転状態がＰ
点であり、このＰ点の今回の学習値ΔＴＧゆ）を用いて
各格子点Ｐ０、ＰＪ、Ｐ、　、Ｐ、のメモリ領域ＭＺ、
　、ＭＺ、　ＳＭＺｌｌｌ、ＭＺＩｌに対応する各学習
値ΔＴ’ｃｔ、ΔＴ　Ｇ　ｊ　％Δ’ｒｔ、ｆｆｉ、Δ
Ｔ６．。

を更新する場合、Ｐ点から各格子点Ｐ、　、ｐ、、Ｐ、
　、Ｐ、までの運転状態の差に応じて今凹め学習値ΔＴ
Ｇを反映させるため、例えば格子点Ｐ□のメモリ領域Ｍ
Ｚ□の学習値ΔＴ’ｃｔについては×ΔＴａ、ｐ＋＋Δ
ＴＧｉ（Ｍ−１１ の式で演算される。尚、上式左辺のΔＴａｘＮ＋　は今
回更新される学習値であり、右辺のΔＴＧｉ（Ｎ−１１
は前回の学習値である。

その他の格子点Ｐ、、Ｐ、　、Ｐ、ｌの各メモリ領［Ｍ
Ｚ、、ＭＺ、１１ＭＺ、ｌに対応する学習値ΔＴ、ｊΔ
ＴＧいΔＴａ１１についても同様に外挿して求め更新す
る。

但し、現在の運転状態（Ｐ点）から得られた今回の学習
値ΔＴＧ（ｐ）でもって、周囲４点の格子点ｐｉ　、ｐ
、、Ｐ、　、Ｐイの何れか１点例えば格子点Ｐ！のメモ
リ領域ＭＺ、の学習値ΔＴ６！のみを更新するようにし
てもよいことは勿論である。

このように、今回の学習値ΔＴｃでもって学習値マツプ
の学習値を更新するに当り、運転状態の差に応じて外挿
により新たな学習値へＴ６を設定するので学習値のバラ
ツキが解消され、学習を繰、り返す度に学習値の精度が
向上して学習値マツプが完成されていくことになる。

上記のように８７において学習値マツプの学習値ΔＴＧ
が更新され、Ｓ７から８８へ移行する。

Ｓ８では、吸入空気量Ｑ、又はスロットル開度しに基い
てＲＯＭ１８に予め入力されているプログラムにより高
負荷時に燃料を増量補正するためのエンリッチ補正係数
ＫＥが演算される。

Ｓ９では、吸入空気量Ｑ、の時間微分値（変化率）又は
スロットル開度りの時間微分値（変化率）に基いてＲＯ
Ｍ１８に予め入力されているプログラムにより加減速補
正係数に、が演算される。

これは、加速時に燃料を増量補正し、また減速時に燃料
を減量補正するためのものである。

ＳＩＯでは、学習値マツプの学習値ΔＴ、の更新が所定
回数だけ行われたことなどの所定条件が満たされたとき
にリーン制御するリーン制御補正係数ＫＬが演算される
。

３１１では、燃料噴射量Ｔが、 Ｔ−（Ｔ、＋ΔＴＧ＋ΔＴ、）Ｋア・ＫＥ’Ｋｓ・ＫＬ
の演算式で演算される。

尚、温度補正、エンリッチ補正、加減速補正しないとき
には、各々にア＝１．０　、ＫＥ−１，０、、Ｋｓ＝１
．０であり、またリーン制御しないときにはＫＬ＝１．
０である。

Ｓ１２では、上記のように算出された燃料噴射量Ｔがそ
れに対応する巾のパルスに変換される。

上記メインルーチンで得られたパルスはメインルーチン
実行中に割り込み信号によりインジェクタ３へ印加され
、上記燃料噴射量Ｔの燃料が噴射される。

上記実施例によれば、各運転ゾーンＺｉを区画する格子
点Ｐ、（運転状態）の近傍のメモリ領域ＭＺ、に指定さ
れ更新される学習値へＴ６を用い、　　　　７″Ｊ３Ｅ
　（７）ｉｌｋｆＲＭＩ、：”０ゝ７”４“０・４１に
より算出するようにしたもので、個々の運転状態に厳密
に対応する精度の高い学習値ΔＴＧが得られ、空燃比を
正しく制御することが出来るだけでなく、学習値ΔＴＧ
の更新に際してはサンプリング時の運転状態から各格子
点Ｐ１までの運転状態の差が反映されるように外挿によ
り更新学習値式Ｔ６を演算しその更新学習値ΔＴｃでも
って更新するようにしたので精度の高い学習値ΔＴＧで
学習値マツプを更新できることになり、学習値ΔＴ、が
更新される度に学習値マツプが完全なものに近づいてい
くことになる。

更に、各格子点Ｐ１の近傍にメモリ領域ＭＺ。

を設定し、メモリ領域ＭＺ、内については同一の学習値
ΔＴｃを用いることとしたので、補間により学習値ΔＴ
Ｇを演算する場合に学習値ΔＴＧの精度向上に余り有効
でない補間演算を省略することができる。

上記実施例は、エンジンの空燃比を学習制御する場合の
実施例に関するものであるが、本発明は空燃比の学習制
御に限らず、エンジンの運転状態との対応において各種
制御量を学習制御するものに適用し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は機能ブロ
ック図、第２図は燃料制御システムの全体構成図、第３
図は第２図のコンピュータの概略構成図、第４図は燃料
制御のメインルーチンを示すフローチャート、第５図は
学習値の更新のルーチンを示すフローチャート、第６図
はエンジン回転数と負荷とによって運転領域を複数の運
転ゾーンに分割する説明図、第７図は各運転ゾーンを区
画する格子点の近傍に設定されるメモリ領域を説明する
説明図、第８図は変形例に係る第７図相当図、第９図は
Ｐ点の運転状態に対応する学習値を周囲の４格子点のメ
モリ領域の学習値から補間により求めるときの説明図で
あると同時に、Ｐ点の学習値から外挿により周囲の４格
子点のメモリ領域の学習値を求めるときの説明図である
。 ３・・インジェクタ、　４・・コンピュータ、５・・ス
ロットル開度センサ、　７・・回転数センサ、　８・・
吸入空気量センサ、　９・・０□センサ。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社代　理　人　
岡村俊雄 図面の浄−（１・ −でγに変更なし） 手続補正書　（ハ） 昭和６０年　３月１５日 昭和５９年特許願第２２９９５６号 ２、発明の名称 エンジンの匍制御装置 ３、補正をする者 羽生との漂　特許出願人 住　所　　広島県安芸郡府中町新地３番１号名　　称　
　　（３１３）　　マツダ株式会社代表者　　山　　本
　健　　− ４、代理人 住　　所　〒５３０　　大阪市北区西天満４丁目５番５
号東急マーキス拘田５、補正命令の日付　　昭和６０年
２月２６日　発送６、補正の対象　　　　図面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの運転領域を少なくとも３つの運転状態
   で各々区画される複数の運転ゾーンに分割し、運転ゾー
   ンを区画する各運転状態の近傍に区画されるメモリ領域
   に対応した制御値を記憶する記憶手段と、 各運転ゾーン内の任意の運転状態に対応する基本制御値
   を、この運転ゾーンを区画する運転状態のメモリ領域の
   制御値から補間により求める基本制御値設定手段と、 上記基本制御値に基いてフィードバック制御するフィー
   ドバック制御手段と、 上記フィードバック制御により求められた最終制御値を
   、上記メモリ領域のうち基本制御値の算出に寄与したメ
   モリ領域に運転状態の差に応じて反映させるメモリ制御
   値更新手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御
   装置