JPS6324142B2 - - 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ものに好適
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（領域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
つく機関低負荷域においては、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。

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２図及び第３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１８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
２２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ルタ付コイル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
学習するようにしたものである。

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
７２と、上記各構成機器間を接続するコモンバス
７４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（RM，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。判定結果が否か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、余り頻繁に加算項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２
０１における判定結果が正である場合には、ステ
ツプ２０２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２０
４に進み、それ迄の加算項Ａ（初期値＝０）に所
定値ΔAを加えたものを新たな加算項Ａとして、
このプログラムを終了する。一方、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２０５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２０６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、即ち、ステツプ２
０２で算出された平均値FAFV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１０
５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FAFV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として、このプ
ログラムを終了する。一方、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
３０５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３０
６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として、このプログラ
ムを終了する。一方、ステツプ３０５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。

尚、前記実施例においては、基本噴射量に対す
る乗算項の学習を、アイドル運転状態を除く通常
運転状態でのみ行うようにしていたが、乗算項を
学習する範囲はこれに限定されず、例えば、アイ
ドル運転状態を含む通常運転状態で学習すること
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という優れ効果を有する。

【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よ
   うにしたことを特徴とする内燃機関の空燃比学習
   制御方法。