JPH0681699A - Learning control method of lean limitation air fuel ratio - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To detect and judge lean limitation precisely, and learn the air fuel ratio by learning the air fuel ratio at the lean limitation on the basis of standard deviation as well as by measuring the angular velocity variation of a crank shaft under a constant operating condition and calculating the standard deviation of the angular velocity variation. CONSTITUTION:A variety of detected signals from a variety of sensors 13 to 17, 21, which respectively detect a variety of operating conditions of an engine 100, are respectively input into the input interface 9 of an electronic control device 6. On the other hand, a variety of control signals are respectively output to a fuel injection valve 5 and spark plugs 8 from an output interface 11. In this case, the electronic control device 6 detects that the operating condition is constant and also takes measurements of the angular velocity variation of a crank shaft under the detected operating condition. The standard deviation of the angular velocity variation is calculated and the air fuel ratio under the lean limitation is learnt on the basis of the standard deviation. Thus the lean limitation is precisely detected and judged and the air fuel ratio is learnt.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の希
薄燃焼方式の内燃機関における空燃比の限界を学習する
リーン限界空燃比学習制御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lean limit air-fuel ratio learning control method for learning the limit of the air-fuel ratio in a lean-burn internal combustion engine for automobiles.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、この種のリーン限界空燃比学習制
御方法としては、空燃比が希薄になるとエンジン回転変
動とトルク変動とがともに増加することに基づいて、失
火検出等と同様に、該回転変動を例えばクランク角セン
サからの信号により検出し、回転変動の検出値の最大値
により、トルク変動の許容限界を判定し、リーンバーン
領域における運転の限界、すなわち最大の空燃比を検出
し、その空燃比の値を記憶して制御範囲を決定してい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a lean limit air-fuel ratio learning control method of this type is based on the fact that both the engine speed fluctuation and the torque fluctuation increase when the air-fuel ratio becomes lean. Rotational fluctuation is detected by, for example, a signal from a crank angle sensor, the maximum value of the detected value of rotational fluctuation is used to determine the allowable limit of torque fluctuation, the limit of operation in the lean burn region, that is, the maximum air-fuel ratio is detected. The control range is determined by storing the value of the air-fuel ratio.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な構成においては、燃焼を直接測定してリーン限界を検
出しているものではないため、車両が悪路を走行した場
合等には、悪路走行による外的要因により検出した回転
変動には誤差が含まれる可能性が高く、それによって回
転変動が最大になっていないにもかかわらず最大値を示
すことがあり、それゆえにリーン限界の誤検出を避ける
べく、判定レベルに余裕を持たせるので精度よくリーン
限界を判定して学習するのが困難であった。However, in the above-mentioned structure, the lean limit is not detected by directly measuring the combustion. Therefore, when the vehicle runs on a bad road, Rotational fluctuations detected by external factors due to road running are likely to contain errors, and may show maximum values even if the rotational fluctuations are not at their maximum. In order to avoid detection, it is difficult to accurately determine the lean limit and learn because the determination level has a margin.

【０００４】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。An object of the present invention is to eliminate such a problem.

【０００５】[0005]

【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、本発明に係るリーン限界空燃比学習制御
方法は、運転状態が一定であることを検出し、検出した
運転状態においてクランク軸の角速度の変動を計測し、
計測した角速度の変動の標準偏差を算出し、算出した標
準偏差に基づいてリーン限界における空燃比を学習する
ことを特徴とする。The present invention takes the following means in order to achieve such an object. That is, the lean limit air-fuel ratio learning control method according to the present invention detects that the operating state is constant, measures the fluctuation of the angular velocity of the crankshaft in the detected operating state,
It is characterized in that the standard deviation of the measured angular velocity fluctuations is calculated, and the air-fuel ratio at the lean limit is learned based on the calculated standard deviation.

【０００６】[0006]

【作用】このような構成のものであれば、運転状態が一
定である場合に、クランク軸の角速度の変動の標準偏差
を算出して空燃比の限界を検出し、その際の空燃比値を
学習しているので、回転変動に誤差が含まれたところ
で、その誤差が空燃比の限界値を検出する際に直接的に
作用しない。すなわち、標準偏差は角速度の変動のばら
つきを表しており、この標準偏差に基づいて空燃比の限
界を検出すると、不規則に外乱に起因する角速度の変動
（回転変動）があっても、そのような変動が規則的なも
のとならない限り標準偏差に表れてこない。したがっ
て、リーンバーン領域における空燃比の限界値を精度よ
く学習することができ、燃費の悪化を防止できるととも
に、エミッション及び出力を最も効率のよい状態に保持
することができる。With this configuration, when the operating condition is constant, the standard deviation of the angular velocity fluctuation of the crankshaft is calculated to detect the limit of the air-fuel ratio, and the air-fuel ratio value at that time is calculated. Since the learning is performed, when the rotation fluctuation includes an error, the error does not directly act in detecting the limit value of the air-fuel ratio. That is, the standard deviation represents the variation in the fluctuation of the angular velocity, and if the limit of the air-fuel ratio is detected based on this standard deviation, even if the fluctuation of the angular velocity (rotational fluctuation) due to the disturbance is irregular, The standard deviation does not appear unless the fluctuations are regular. Therefore, it is possible to accurately learn the limit value of the air-fuel ratio in the lean burn region, prevent deterioration of fuel consumption, and maintain emission and output in the most efficient state.

【０００７】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【０００８】図１に概略的に示したエンジン１００は自
動車用のもので、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空燃比センサ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。この空燃比センサ
２１は、通常のＯ_２センサとほぼ同様の構造を有してお
り、大気側電極と排気側電極との間に一定電圧を印加す
ることによって、フィードバック制御時の理論空燃比の
場合からリーンバーン領域における空燃比の場合に亘っ
て、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を略直線的に出
力するものである。An engine 100 schematically shown in FIG. 1 is for an automobile, and its intake system 1 is provided with a throttle valve 2 which opens and closes in response to an accelerator pedal (not shown), and a surge is provided downstream thereof. A tank 3 is provided.
Intake manifold 4 of intake system 1 communicating with surge tank 3
A fuel injection valve 5 is further provided near one end of the fuel injection valve 5, and the fuel injection valve 5 is controlled by the electronic control unit 6. Further, in the exhaust system 20, an air-fuel ratio sensor 21 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas, a three-way catalyst 22 arranged in a pipe line leading to a muffler (not shown).
It is installed at a position upstream of. This air-fuel ratio sensor 21 has substantially the same structure as a normal O ₂ sensor, and by applying a constant voltage between the atmosphere-side electrode and the exhaust-side electrode, the theoretical air-fuel ratio of the feedback control can be improved. From the case to the case of the air-fuel ratio in the lean burn region, the current corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas is output substantially linearly.

【０００９】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、Ａ／Ｄコンバータ１０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
れており、その入力インターフェース９には、サージタ
ンク３内の圧力を検出するための吸気圧センサ１３から
の吸気圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための
カムポジションセンサ１４からの回転数信号ｂ、気筒判
別信号Ｇ１、及びクランク角基準位置信号Ｇ２、車速を
検出するための車速センサ１５からの車速信号ｃ、スロ
ットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルス
イッチ１６からのＬＬ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からの水温信号ｅ、上記し
た空燃比センサ２１からの電流信号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１
８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。The electronic control unit 6 includes a central processing unit 7
And a storage device 8, an A / D converter 10, an input interface 9, and an output interface 11 are mainly configured, and the input interface 9 includes the inside of the surge tank 3. Intake pressure signal a from the intake pressure sensor 13 for detecting the pressure of the engine, rotational speed signal b from the cam position sensor 14 for detecting the engine rotational speed NE, cylinder discrimination signal G1, and crank angle reference position signal G2. , A vehicle speed signal c from a vehicle speed sensor 15 for detecting a vehicle speed, an LL signal d from an idle switch 16 for detecting an open / closed state of the throttle valve 2, and a water temperature sensor 17 for detecting an engine cooling water temperature. The water temperature signal e, the current signal h from the air-fuel ratio sensor 21 described above, and the like are input. On the other hand, from the output interface 11, the fuel injection signal f is sent to the fuel injection valve 5, and the spark plug 1
Ignition pulse g is output to eight.

【００１０】電子制御装置６には、吸気圧センサ１３か
ら出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号ｂと水温センサ１７から出力
される水温信号ｅを主な情報とし、エンジン状況に応じ
て理論空燃比で通常のフィードバック制御を行うととも
に、定常状態にあってはリーンバーン領域にて制御する
ように、基本的には、各種の補正係数で基本噴射時間を
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。また、このプログラムにおいては、
リーンバーン領域における運転を安定して行うために、
運転状態が一定であることを検出し、検出した運転状態
においてクランク軸の角速度の変動を計測し、計測した
角速度の変動の標準偏差を算出し、算出した標準偏差に
基づいてリーン限界における空燃比を学習するようにプ
ログラミングされているものである。なお、フィードバ
ック制御による運転からリーンバーン領域での運転への
移行方法については、当該分野で公知の方法を広く利用
することができ、移行時期の判定は、エンジン回転数、
負荷の大小、及び冷却水温等により行えばよい。The electronic control unit 6 includes an intake pressure signal a output from the intake pressure sensor 13 and a cam position sensor 14.
The rotational speed signal b output from the water temperature sensor 17 and the water temperature signal e output from the water temperature sensor 17 are used as main information, and normal feedback control is performed at the stoichiometric air-fuel ratio according to the engine condition. In order to control in a region, basically, the fuel injection valve opening time, that is, the injector final energization time T is determined by correcting the basic injection time with various correction factors, and the fuel injection valve is determined by the determined energization time. A program for controlling 5 to inject fuel according to the engine load from the fuel injection valve 5 into the intake system 1 is built in. Also, in this program,
To ensure stable operation in the lean burn area,
It detects that the operating condition is constant, measures the fluctuation of the crankshaft angular velocity in the detected operating condition, calculates the standard deviation of the measured angular velocity fluctuation, and based on the calculated standard deviation, the air-fuel ratio at the lean limit. Is programmed to learn. As a method of shifting from the operation by feedback control to the operation in the lean burn region, a method known in the art can be widely used, and the determination of the transition time is performed by the engine speed,
It may be performed depending on the magnitude of the load, the cooling water temperature, and the like.

【００１１】このリーン限界検出制御プログラムの概要
は図２に示すようなものである。ただし、種々の補正係
数を考慮して有効噴射時間ＴＡＵを算出し、その後イン
ジェクタ最終通電時間Ｔを演算する基本的な燃料噴射時
間演算のプログラム及びフィードバック制御時における
空燃比学習制御それ自体は、従来知られているものを利
用できるので図示及び説明を省略する。An outline of this lean limit detection control program is as shown in FIG. However, a basic fuel injection time calculation program for calculating the effective injection time TAU in consideration of various correction coefficients and then calculating the injector final energization time T, and the air-fuel ratio learning control itself during feedback control are Since known ones can be used, illustration and description thereof will be omitted.

【００１２】まず、ステップ５１では、現在のエンジン
の運転状態が定常状態であるかどうかを判定し、定常状
態であればステップ５２に進み、そうでない場合にはス
テップ５４に移行する。定常状態の判定は、例えば、過
渡時空燃比補正係数が零となった後３秒以上経過したこ
と、冷却水温が所定値以上であること、フューエルカッ
ト中でないこと、等の条件を満たしている場合に、定常
状態であると判定するものである。ステップ５２では、
初回のｎサイクル、例えば５０サイクルの角速度変動Δ
Ｔの平均値を演算する。角速度変動ΔＴは、例えば気筒
判別信号Ｇ１とクランク角度基準信号Ｇ２とから、図３
に示すように、気筒毎にも変動するクランク角速度を、
例えば１８０°ＣＡ毎に計測し、各気筒毎に今回計測し
たクランク角速度から前回の計測値を減じて今回の角速
度変動ΔＴを判別する。ステップ５３では、２回目以降
のｎサイクル毎の平均値を演算するとともに、それらの
算出された平均値を用いて標準偏差σ⁻を演算する。標
準偏差σ⁻は、図４に示すように、例えば２０００ｒｐ
ｍ無負荷の場合、及び４０００ｒｐｍ無負荷の場合と
も、空燃比が大きくなるにしたがって大きな値をとるこ
とがわかっている。ステップ５４では、標準偏差σ⁻が
所定値ｋより大か否かを判定し、大であればステップ５
５に進み、所定値ｋ以下の場合は別のサブルーチンに移
行する。エンジン回転数ステップ５５では、その時点の
空燃比値をリーンバーン領域での限界の空燃比値として
学習する。この場合、図４に示したように、エンジン回
転数により限界となる空燃比が異なるので、運転状態、
特にはエンジン回転数に対応して空燃比を学習する。First, at step 51, it is judged whether or not the current engine operating state is a steady state, and if it is a steady state, the routine proceeds to step 52, and if not, the routine proceeds to step 54. The determination of the steady state is, for example, when the conditions such as 3 seconds or more after the transient air-fuel ratio correction coefficient becomes zero, the cooling water temperature being a predetermined value or more, the fuel cut not being performed, and the like are satisfied. First, it is determined that the steady state is reached. In step 52,
Angular velocity fluctuation Δ in the first n cycles, for example, 50 cycles
Calculate the average value of T. The angular velocity variation ΔT can be calculated from the cylinder discrimination signal G1 and the crank angle reference signal G2 as shown in FIG.
As shown in, the crank angular velocity that varies for each cylinder is
For example, the measurement is performed every 180 ° CA, and the previous measurement value is subtracted from the crank angular velocity measured this time for each cylinder to determine the current angular velocity fluctuation ΔT. In step 53, the average value for every n cycles after the second time is calculated, and the standard deviation σ ⁻ is calculated using the calculated average value. The standard deviation σ ⁻ is, for example, 2000 rp as shown in FIG.
It is known that the value becomes larger as the air-fuel ratio becomes larger both in the case of no load and in the case of no load of 4000 rpm. In step 54, it is determined whether the standard deviation σ ⁻ is larger than a predetermined value k, and if it is large, step 5
In step 5, if the value is equal to or smaller than the predetermined value k, the process proceeds to another subroutine. In the engine speed step 55, the air-fuel ratio value at that time is learned as the limit air-fuel ratio value in the lean burn region. In this case, as shown in FIG. 4, since the limit air-fuel ratio differs depending on the engine speed, the operating condition,
Especially, the air-fuel ratio is learned according to the engine speed.

【００１３】このような構成によれば、まずリーンバー
ン領域における運転に制御が切り替えられると、ステッ
プ５１により定常状態であるかが判定される。通常リー
ンバーン運転に切り替わった時点では、運転状態が安定
しているため、制御はステップ５１→５２→５３→５４
と進み、標準偏差σ⁻が所定値ｋを超えていない場合は
空燃比の学習を行わない。この後、空燃比が限界に近く
なると、失火等の発生で角速度変動ΔＴが大きくなり、
それに応じて標準偏差σ⁻も大きくなるので、制御はス
テップ５１→５２→５３→５４→５５と進み、検出され
た限界における空燃比を学習する。一方、定常状態でな
い場合は、直ちにステップ５４が実行されてリーン限界
の判定が行われる。According to this structure, when the control is switched to the lean burn operation, it is determined in step 51 whether the engine is in the steady state. At the time of switching to the normal lean burn operation, the operation state is stable, so control is performed in steps 51 → 52 → 53 → 54.
And the standard deviation σ ⁻ does not exceed the predetermined value k, the air-fuel ratio is not learned. After this, when the air-fuel ratio approaches the limit, the angular velocity fluctuation ΔT increases due to occurrence of misfire, etc.
Since the standard deviation σ ⁻ also increases accordingly, the control proceeds to steps 51 → 52 → 53 → 54 → 55 to learn the air-fuel ratio at the detected limit. On the other hand, if it is not in the steady state, step 54 is immediately executed to determine the lean limit.

【００１４】以上のように、所定の期間における角速度
変動ΔＴの標準偏差σ⁻を求め、その値によりリーン限
界を判断し、リーン限界であればその時の空燃比を学習
しているので、誤検出を避けるためにリーン限界を判定
するレベルに余裕を持たせる必要がなくなる。つまり、
所定の期間（上記実施例では５０サイクル）内に、路面
状況により不規則に角速度に変動が発生したとしても、
そのような変動は直接に標準偏差σ⁻に反映されるもの
ではなく、実質的に誤差が標準偏差σ⁻に含まれること
がない。したがって上記したように、リーン限界の検出
は、標準偏差σ⁻の値が所定値を超えているか否かを判
定することで行え、しかも、誤差が含まれていないので
精度が向上するととものに、このように２値の比較をす
るだけですむので、制御を簡略化することができる。As described above, the standard deviation σ ⁻ of the angular velocity fluctuation ΔT in the predetermined period is obtained, and the lean limit is judged from the value, and if it is the lean limit, the air-fuel ratio at that time is learned. It is not necessary to have a margin in the level for judging the lean limit in order to avoid. That is,
Even if the angular velocity fluctuates irregularly depending on the road surface condition within a predetermined period (50 cycles in the above embodiment),
Such variation is not directly reflected in the standard deviation σ ⁻ , and an error is not substantially included in the standard deviation σ ⁻ . Therefore, as described above, the lean limit can be detected by determining whether or not the value of the standard deviation σ ⁻ exceeds a predetermined value, and since the error is not included, the accuracy is improved. Since it is only necessary to compare the two values in this way, the control can be simplified.

【００１５】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。The present invention is not limited to the embodiment described above.

【００１６】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。Besides, the configuration of each part is not limited to the illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【００１７】[0017]

【発明の効果】本願発明は、以上に詳述したように、リ
ーンバーン領域での運転中において、回転変動のばらつ
きを角速度の標準偏差により表し、その標準偏差の値に
基づいてリーン限界を検出してその時の空燃比を学習す
るので、リーン限界を検出する場合の検出レベルを余裕
のあるものに設定する必要がなくなり、精度よくリーン
限界を検出して空燃比を学習することができる。それゆ
え、リーンバーン領域における空燃比制御を効率よく行
うことが可能となり、燃費の悪化が防止でき、エミッシ
ョン及び出力を最も効率のよい状態に保持することがで
きる。As described in detail above, according to the present invention, during operation in the lean burn region, the variation of the rotational fluctuation is represented by the standard deviation of the angular velocity, and the lean limit is detected based on the value of the standard deviation. Since the air-fuel ratio at that time is learned, it is not necessary to set the detection level at the time of detecting the lean limit to one having a margin, and the lean limit can be accurately detected and the air-fuel ratio can be learned. Therefore, it is possible to efficiently perform the air-fuel ratio control in the lean burn region, prevent deterioration of fuel consumption, and maintain the emission and output in the most efficient state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施例を示す概略構成説明図。FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view showing an embodiment of the present invention.

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート図。FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the embodiment.

【図３】同実施例１の作用説明図。FIG. 3 is an operation explanatory view of the first embodiment.

【図４】同実施例の作用説明図。FIG. 4 is an operation explanatory view of the same embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 １４…カムポジションセンサ ２１…空燃比センサ 6 ... Electronic control device 7 ... Central processing unit 8 ... Storage device 9 ... Input interface 11 ... Output interface 14 ... Cam position sensor 21 ... Air-fuel ratio sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】運転状態が一定であることを検出し、 検出した運転状態においてクランク軸の角速度の変動を
計測し、 計測した角速度の変動の標準偏差を算出し、 算出した標準偏差に基づいてリーン限界における空燃比
を学習することを特徴とするリーン限界空燃比学習制御
方法。1. A constant driving condition is detected, fluctuations in the crankshaft angular velocity in the detected driving condition are measured, a standard deviation of the measured fluctuations in angular velocity is calculated, and based on the calculated standard deviation. A lean limit air-fuel ratio learning control method characterized by learning an air-fuel ratio at a lean limit.