JPS6231180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の空燃比学習制御方法に係
り、特に、吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置
を備えた自動車用エンジンに用いるのに好適な、
エンジンの吸気管圧力或いは吸入空気量とエンジ
ン回転数に応じて求められる基本噴射量に、排気
ガスの空燃比と目標空燃比との偏差を含むエンジ
ン運転状態に応じた増減量補正を加えて、燃料を
噴射すると共に、前記偏差に応じて、燃料噴射量
を算出する際に用いられる空燃比補正項を学習補
正するようにした内燃機関の学習制御方法の改良
に関する。

内燃機関、特に、三元触媒を用いて排気ガス浄
化対策が施された自動車用エンジンにおいては、
その排気ガスの空燃比を厳密に理論空燃比近傍に
保持する必要があり、そのため、例えば、排気ガ
ス中の残存酸素濃度からその空燃比を検出する、
酸素濃度センサ等の空燃比センサと、燃料噴射量
を制御することによつて混合気の空燃比を制御す
る電子制御燃料噴射装置からなる空燃比制御手段
とを用いて、エンジンの吸気管圧力或いは吸入空
気量とエンジン回転数に応じて求められる基本噴
射量に、エンジン冷却水温、絞り弁開度、前記空
燃比センサ出力の排気ガスの空燃比と目標空燃比
との偏差等のエンジン運転状態に応じたフイード
フオワード及びフイードバツク増減量補正を加え
て燃料を噴射することによつて、混合気の空燃比
をフイードフオワード及びフイードバツク制御す
ると共に、前記偏差に応じて、前記基本噴射量を
フイードフオワード増減量補正する際に用いられ
る空燃比補正係数を学習補正するようにした内燃
機関の空燃比学習制御方法が提案されている。

このような空燃比学習制御方法によれば、エン
ジン運転状態を検出するための各種センサの個体
差や経時変化、或いは、気象条件等に応じて空燃
比補正係数が学習補正されるので、常に、目標空
燃比に近い空燃比で燃料噴射量がフイードフオワ
ード制御されることとなり、フイードバツク制御
による遅れの少ない良好な空燃比制御を行うこと
ができるという特徴を有する。しかしながら従来
は、もつぱら、基本噴射量に対する乗算項のみを
学習するようにしていたため、第１図に示す如
く、例えば、吸気管圧力或いは吸入空気量から検
知される機関負荷が比較的大きく、目標空燃比
（実線Ｂ）に対して要求空燃比（領或Ｃ）が経時
変化により、ほぼ比例的にばらつく機関中高負荷
域においては、良好な結果が得られるものの、一
方、アイドル時のように、目標空燃比に対して要
求空燃比が、経時変化によりほぼ一定量だけばら
つく機関抵負荷或においては、必ずしも良好な学
習制御を行うことができないという欠点を有して
いた。又、極端な運転状態が続いた場合、或いは
制御回路が故障した場合等には、学習値が異常値
となつて、空燃比が異常にずれてしまう恐れがあ
つた。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、アイドル運転状態を含む広い運転領
域で良好な空燃比学習制御を行うことができると
共に、学習による空燃比の異常なずれを防止する
ことができる内燃機関の空燃比学習制御方法を提
供することを目的とする。

本発明は、エンジンの吸気管圧力或いは吸入空
気量とエンジン回転数に応じて求められる基本噴
射量に、排気ガスの空燃比と目標空燃比との偏差
を含むエンジン運転状態に応じた増減量補正を加
えて、燃料を噴射すると共に、前記偏差に応じ
て、燃料噴射量を算出する際に用いられる空燃比
補正項を学習補正するようにした内燃機関の空燃
比学習制御方法において、通常運転状態で、前記
基本噴射量に対する乗算項を学習し、又、アイド
ル運転状態で、前記基本噴射量に対する加算項を
学習すると共に、前記乗算項及び／或いは加算項
の学習結果に許容限度を設けるようにして、前記
目的を達成したものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。

本発明に係る内燃機関の空燃比学習制御方法が
採用された吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置
の実施例は、第１図及び第２図に示す如く、外気
を取入れるためのエアクリーナ１２と、該エアク
リーナ１２より取入れられた吸入空気の温度を検
出するための吸気温センサ１４と、吸気通路１６
中に配設され、運転席に配設されたアクセルペダ
ル（図示省略）と連動して開閉するようにされ
た、吸入空気の流量を制御するための絞り弁１８
と、該絞り弁８がアイドル開度にあるか否かを検
出するためのアイドル接点及び絞り弁１８の開度
に比例した電圧出力を発生するポテンシヨメータ
を含むスロツトルセンサ２０と、サージタンク２
２と、該サージタンク２２内の圧力から吸気管圧
力を検出するための吸気管圧力センサ２３と、前
記絞り弁１８をバイパスするバイパス通路２４
と、該バイパス通路２４の途中に配設され、該バ
イパス通路２４の開口面積を制御することによつ
てアイドル回転速度を制御するためのアイドル回
転制御弁２６と、吸気マニホルド２８に配設され
た、エンジン１０の吸気ポートに向けて燃料を噴
射するためのインジエクタ３０と、排気マニホル
ド３２に配設された、排気ガス中の残存酸素濃度
から空燃比を検知するための酸素濃度センサ３４
と、前記排気マニホルド３２下流側の排気管３６
の途中に配設された三元触媒コンバータ３８と、
エンジン１０のクランク軸の回転と連動して回転
するデイストリビユータ軸を有するデイストリビ
ユータ４０と、該デイストリビユータ４０に内蔵
された、前記デイストリビユータ軸の回転に応じ
て上死点信号及びクランク角信号を出力する上死
点センサ４２及びクランク角センサ４４と、エン
ジンブロツクに配設された、エンジン冷却水温を
検知するための冷却水温センサ４６と、変速機４
８の出力軸の回転数から車両の走行速度を検出す
るための車速センサ５０と、前記吸気管圧力セン
サ２３出力の吸気管圧力と前記クランク角センサ
４４の出力から求められるエンジン回転数に応じ
てエンジン一工程当りの基本噴射量をマツプから
求めると共に、これに、前記スロツトルセンサ２
０の出力の絞り弁開度、前記冷却水温センサ４６
出力のエンジン冷却水温、前記酸素濃度センサ３
４出力から検知される排気ガスの空燃比と目標空
燃比との偏差等のエンジン運転状態に応じたフイ
ードフオワード及びフイードバツク増減量補正を
加えることによつて、燃料噴射量を決定して前記
インジエクタ３０に開弁時間信号を出力し、更
に、前記偏差に応じて、前記基本噴射量をフイー
ドフオワード増減量補正する際に用いられる空燃
比補正項を学習補正し、又、エンジン運転状態に
応じて点火時期を決定してイグナイタ付コイル５
２に点火信号を出力し、更に、アイドル時に前記
アイドル回転制御弁２６を制御するデジタル制御
回路５４とを備えた自動車用エンジン１０の吸気
管圧力式電子制御燃料噴射装置において、前記デ
ジタル制御回路５４内で、通常運転状態で、前記
基本噴射量に対する乗算項を学習し、又、アイド
ル運転状態で、前記基本噴射量に対する加算項を
学習すると共に、前記乗算項及び／或いは加算項
の学習結果に許容限度を設けたものである。

前記デジタル制御回路５４は、第３図に詳細に
示す如く、各種演算処理を行うマイクロプロセツ
サからなる中央処理装置（以下CPUと称する）
６０と、前記吸気温センサ１４、スロツトルセン
サ２０のポテンシヨメータ、吸気管圧力センサ２
３、酸素濃度センサ３４、冷却水温センサ４６等
から入力されるアナログ信号を、デジタル信号に
変換して順次CPU６０に取込むためのマルチプ
レクサ付アナログ入力ポート６２と、前記スロツ
トルセンサ２０のアイドル接点、上死点センサ４
２、クランク角センサ４４、車速センサ５０等か
ら入力されるデジタル信号を、所定のタイミング
でCPU６０に取込むためのデジタル入力ポート
６４と、プログラム或いは各種定数等を記憶する
ためのリードオンリーメモリ（以下ROMと称す
る）６６と、CPU６０における演算データ等を
一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリ
（以下RAMと称する）６８と、機関停止時にも補
助電源から給電されて記憶を保持できるバツクア
ツプ用ランダムアクセスメモリ（以下バツクアツ
プRAMと称する）７０と、CPU６０における演
算結果を所定のタイミングで前記アイドル回転制
御弁２６、インジエクタ３０、イグナイタ付コイ
ル５２等に出力するためのデジタル出力ポート７
２と、上記各構成機器間を接続するコモンバス７
４とから構成されている。

以下作用を説明する。

まずデジタル制御回路５４は、吸気管圧力セン
サ２３出力の吸気管圧力PMと、クランク角セン
サ４４の出力から算出されるエンジン回転数NE
により、ROM６６に予め記憶されているマツプ
から、基本噴射時間TP（PM，NE）を読出す。

更に、各センサからの信号に応じて、次式を用
いて前記基本噴射時間TP（PM，NE）を補正す
ることにより、燃料噴射時間TAUを算出する。

TAU＝Ｋ〓TP（PM，NE）〓Ｆ＋Ａ ……(1) ここで、Ｋは、通常運転状態で学習補正され
る、基本噴射時間TPに対する乗算項（初期値＝
１）、Ａは、アイドル運転状態で学習補正され
る、基本噴射時間TPに対する加算項（初期値＝
０）、Ｆは、エンジン運転状態に応じて補正され
る、空燃比フイードバツク補正係数FAFを含む
補正係数である。

このようにして決定された燃料噴射時間TAU
に対応する燃料噴射信号が、インジエクタ３０に
出力され、エンジン回転と同期してインジエクタ
３０が燃料噴射時間TAUだけ開かれて、エンジ
ン１０の吸気マニホルド２８内に燃料が噴射され
る。

本実施例における空燃比補正項の学習は、第４
図に示すようなプログラムに従つて行われる。

即ち、まずステツプ１０１で、アイドルスイツ
チがオンであるか否かを判定する。判定結果が正
である場合には、ステツプ１０２へ進み、エンジ
ン回転数が、アイドル回転数より200〜300rpm程
度高い所定値以下であるか否かを判定する。判定
結果が正である場合には、ステツプ１０３へ進
み、吸気管圧力PMが、減速時の吸気管圧力より
高い所定値以上であるか否かを判定する。ステツ
プ１０３における判定結果が正である場合、即
ち、エンジンがアイドル運転状態にある時には、
ステツプ１０４に進み、基本噴射時間TPに対す
る加算項Ａを学習する。一方、前出ステツプ１０
１，１０２，１０３のいずれかの判定結果が否で
ある場合、即ち、アイドル運転状態以外の通常運
転状態にある場合には、ステツプ１０５に進み、
基本噴射時間TPに対する乗算項Ｋを学習する。

前出ステツプ１０４における加算項Ａの学習
は、具体的には、第５図に示すようなプログラム
に従つて行われる。即ち、まずステツプ２０１
で、前回の学習から所定時間以上経過したか否か
を判定する。判定結果が否である場合には、加算
項Ａの学習を行うことなく、このプログラムを終
了する。

これは、余に頻繁に加算項Ａの学習を行つても
意味がないからである。一方、ステツプ２０１に
おける判定結果が正である場合には、ステツプ２
０２に進み、空燃比フイードバツク補正係数
FAFの所定時間内の平均値FAFAVを算出する。
次いで、ステツプ２０３に進み、算出された平均
値FAFAVが目標空燃比に対応する値１より所定
値α以上大きくなつているか否かを判定する。判
定結果が正である場合には、ステツプ２０４に進
み、それ迄の加算項Ａ（初期値＝０）に所定値△
Ａを加えたものを新たな加算項Ａとする。次い
で、ステツプ２０５に進み、算出された加算項Ａ
が、その上限値Amax以下であるか否かを判定す
る。判定結果が正である場合には、前出ステツプ
２０４で算出された加算項Ａをそのまま学習値と
して、このプログラムを終了する。一方、ステツ
プ２０５における判定結果が否である場合には、
ステツプ２０６に進み、加算項の上限値Amaxを
加算項Ａとして、このプログラムを終了する。

又、前出ステツプ２０３における判定結果が否
である場合には、ステツプ２０７に進み、前出ス
テツプ２０２で算出された平均値FAFAVが、目
標空燃比に対応する値１より所定値α以上小さく
なつているか否かを判定する。判定結果が正であ
る場合には、ステツプ２０８に進み、それ迄の加
算項Ａから所定値△Ａを引いたものを新たな加算
項Ａとする。次いで、ステツプ２０９に進み、算
出された加算項Ａが、その下限値Amin以上であ
るか否かを判定する。判定結果が正である場合に
は、前出ステツプ２０８で算出された加算項Ａを
そのまま学習値として、このプログラムを終了す
る。一方、ステツプ２０９における判定結果が否
である場合には、ステツプ２１０に進み、加算項
の下限値Aminを加算項Ａとして、このプログラ
ムを終了する。

又、ステツプ２０７における判定結果が否であ
る場合、即ち、ステツプ２０２で算出された平均
値FAFAVが、１−α以上、１＋α以下である場
合には、学習補正を行う必要がないと判定して、
加算項Ａの学習を行うことなく、このプログラム
を終了する。

又、第４図に示したプログラムの、ステツプ１
０５における、基本噴射時間TPに対する乗算項
Ｋの学習は、第６図に示すようなプログラムに従
つて行われる。即ち、まずステツプ３０１で、前
回の学習から所定時間以上経過したか否かを判定
する。判定結果が否である場合には乗算項Ｋの学
習を行うことなくこのプログラムを終了する。こ
れは、余り頻繁に乗算項Ｋの学習を行つても意味
がないからである。一方、ステツプ３０１におけ
る判定結果が正である場合には、ステツプ３０２
に進み、空燃比フイードバツク補正係数FAFの
所定時間内の平均値FAFAVを算出する。次い
で、ステツプ３０３に進み、算出された平均値
FAFAVが目標空燃比に対応する値１より所定値
β以上大きくなつているか否かを判定する。判定
結果が正である場合には、ステツプ３０４に進
み、それ迄の乗算項Ｋ（初期値＝１）に所定値△
Ｋを加えたものを新たな乗算項Ｋとする。次い
で、ステツプ３０５に進み、算出された乗算項Ｋ
が、その上限値Kmax以下であるか否かを判定す
る。判定結果が正である場合には、前出ステツプ
３０４で算出された乗算項Ｋをそのまま学習値と
して、このプログラムを終了する。一方、前出ス
テツプ３０５における判定結果が否である場合に
は、ステツプ３０６に進み、乗算項の上限値
Kmaxを乗算項Ｋとして、このプログラムを終了
する。

又、前出ステツプ３０３における判定結果が否
である場合には、ステツプ３０７に進み、前出ス
テツプ３０２で算出された平均値FAFAVが、目
標空燃比に対応する値１より所定値β以上小さく
なつているか否かを判定する。判定結果が正であ
る場合には、ステツプ３０８に進み、それ迄の乗
算項Ｋから所定値△Ｋを引いたものを新たな乗算
項Ｋとする。次いで、ステツプ３０９に進み、算
出された乗算項Ｋが、その下限値Kmin以上であ
るか否かを判定する。判定結果が正である場合に
は、前出ステツプ３０８で算出された乗算項Ｋを
そのまま学習値として、このプログラムを終了す
る。一方、ステツプ３０９における判定結果が否
である場合には、ステツプ３１０に進み、乗算項
の下限値Kminを乗算項Ｋとして、このプログラ
ムを終了する。

又、ステツプ３０７における判定結果が否であ
る場合、即ち、ステツプ３０２で算出された平均
値FAFAVが、１−β以上、１＋β以下である場
合には、学習補正を行う必要がないと判定して、
乗算項Ｋの学習を行うことなく、このプログラム
を終了する。

このようにして、アイドル運転状態で基本噴射
量に対する加算項Ａを学習し、アイドル運転状態
を除く通常運転状態で基本噴射量に対する乗算項
Ｋを学習することによつて、前出第１図に示すよ
うな、特に吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置
を備えた自動車用エンジンの要求特性に合致した
空燃比学習制御を行うことができる。又、前記乗
算項Ｋ及び加算項Ａの両者に、それぞれ上下限が
設けられているので、極端な運転状態が連続した
場合、或いは、何らかの異常があつた場合でも、
燃料噴射時間TAUが余り極端な値となることが
なく、空燃比の異常なずれが防止できる。

尚、前記実施例においては、基本噴射量に対す
る乗算項Ｋと加算項Ａの両者に許容限度を設けて
いたが、いずれか一方のみに許容限度を設けるこ
とも勿論可能である。

前記実施例は、本発明を、吸気管圧力式の電子
制御燃料噴射装置を備えた自動車用エンジンに適
用したものであるが、本発明の適用範囲はこれに
限定されず、吸入空気量式の電子制御燃料噴射装
置を備えた内燃機関、或いは、一般の電子制御燃
料噴射装置を備えた内燃機関にも同様に適用する
ことができることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、エンジン
の要求特性に合致した学習を行うことができ、エ
ンジンの経時変化等に対応した良好な空燃比制御
を行うことができる。又、学習による空燃比の異
常なずれを防止することができる等の優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を説明するための、機
関負荷と要求噴射量の経時変化によるばらつき範
囲の関係を示す線図、第２図は、本発明に係る内
燃機関の空燃比学習制御方法が採用された自動車
用エンジンの吸気管圧力式電子制御燃料噴射装置
の実施例の構成を示すブロツク線図、第３図は、
前記実施例で用いられているデジタル制御回路の
構成を示すブロツク線図、第４図は、同じく、学
習対象を選択するためのプログラムを示す流れ
図、第５図は、同じく、基本噴射時間に対する加
算項を学習するためのプログラムを示す流れ図、
第６図は、同じく、基本噴射時間に対する乗算項
を学習するためのプログラムを示す流れ図であ
る。 １０……エンジン、１４……吸気温センサ、１
８……絞り弁、２０……スロツトルセンサ、２３
……吸気管圧力センサ、３０……インジエクタ、
３４……酸素濃度センサ、４０……デイストリビ
ユータ、４２……上死点センサ、４４……クラン
ク角センサ、４６……冷却水温センサ、５４……
デジタル制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの吸気管圧力或いは吸入空気量とエ
   ンジン回転数に応じて求められる基本噴射量に、
   排気ガスの空燃比と目標空燃比との偏差を含むエ
   ンジン運転状態に応じた増減量補正を加えて、燃
   料を噴射すると共に、前記偏差に応じて、燃料噴
   射量を算出する際に用いられる空燃比補正項を学
   習補正するようにした内燃機関の空燃比学習制御
   方法において、通常運転状態で、前記基本噴射量
   に対する乗算項を学習し、又、アイドル運転状態
   で、前記基本噴射量に対する加算項を学習すると
   共に、前記乗算項及び／或いは加算項の学習結果
   に許容限度を設けたことを特徴とする内燃機関の
   空燃比学習制御方法。