JPS60204937A - 空燃比学習制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガソリンエンジンなど内燃機関における燃料
制御方式に係り・％に、燃料制御系のセンサ、アクチュ
エータなどの特性のばらつきや経年変化に対して特別な
調整を要せずに常に標準的な特性が得られるようにしｆ
ｃ空燃比制御方式に関する。

〔発明の背景〕

大気汚染の防止による環境保全やエネルギー資源の枯渇
に関心が高まるにつれ、自動車用ガソリンエンジンの運
転状態を総合的に制御して排気ガスの状態を良好にし、
燃費の改善が図れるようにした制御装置が望まれるよう
になり、そのため。

マイコン（マイクロコンピュータ）を用い、冷却水温セ
ンサ、排気ガス中の酸素の有無を検出する０２センサな
どエンジンの運転状態を表わす各種のデータを与えるセ
ンサからの信号を増込み、燃料供給量や点火時期及びア
イドル回転数や排気ガス還流量など種々の制御を行なっ
て常に最遺々エンジンの運転状態が得られるようにした
、電子式エンジン制御装置（以下・ＥＥＣという）が使
用されるようになってき九。

このよりなＥＥＣ’ｅ燃料噴射タイプの内燃機関に適用
したシステムの一例が特開昭５５−１３４７２１号公報
により提案されており、この従来例を第１図及び第２図
で説明する。

第１図はエンジンの制御系全体を概括的に示した一部断
面図で５図において・吸入空気はエアクリーナ２．スロ
ットルチャンバ４に吸気管６を通り、シリンダ８の中に
供給される。シリンダ８内で燃焼したガスは、シリンダ
８から排気管１０を通り・大気中へ排出される。

スロットルチャンバ４には、燃料を噴射するためのイン
ジェクタ１２が設けられており、このインジェクタ１２
から噴出した燃料はスロットルチャンバ４の空気通路内
で霧化され、吸入空気と混合して混合気を形成し、この
混合基は吸気管６を通って、吸気弁２０の開弁により、
シリンダ８の燃焼室へ供給される・ インジェクタ１２の出口近傍には絞り弁１４が設けられ
ている。絞り弁１４は、アクセルペダルと機械的に連動
するように構成され、運転者により駆動される。

スロットルチャンバ４の絞り弁１４の上流には空気通路
２２が設けられ、この空気通路２２には電気的発熱体か
らなる熱線式空気流量計、即ち流量センサ２４が配設さ
れ、空気流速に応じて変化する電気信号ＡＰが取り出さ
れる。この発熱体（ホットワイヤ）からなる流量センサ
２４はバイパス空気通路２２内に設けられているので、
シリンダ８からのパックファイア時に生じる高温ガスか
ら保護されると共に、吸入空気中のごみなどによって汚
染されることからも保護される。このバイパス空気通路
２２の出口はベンチュリの最狭部近傍に開口され、その
入口はベンチュリの上流側に開口されている。

インジェクタ１２には、燃料タンク３０からフューエル
ポンプ３２を介して加圧された燃料が常時供給され、制
御回路６０からの噴射信号がインジェクタ１２に与えら
れたとき、インジェクタ１２から吸入管６の中に燃料が
噴射される。

吸気弁２０から吸入された混合気はピストン５０により
圧縮され１点火プラグ（図示してない）によるスパーク
により燃焼し、この燃焼は運動エネルギに変換される。

シリンダ８Ｖｉ冷却水５４により冷却される。この冷却
水の温度は水温センサ５６により計測され、この計測値
ＴＷはエンジン温度として利用される。

排気管１０にに０！センサ１４２が設けられ。

排気ガス中の０２の有無を計測して計測値λを出力する
。

また、図示しないクランク軸にはエンジンの回転に応じ
て基準クランク角度毎に及び一定角度（例えば０．５度
）毎に基準角信号及びポジション信号を出すクランク角
センサが設けられている。

このクランク角センサの出力、水温センサ５６の出力信
号ＴＷ−Ｏｓセンサ１４２の出力信号λ及び発熱体２４
からの電気信号ＡＰはマイクロコンピュータなどからな
る制御回路６０の出力によってインジェクタ１２及び点
火コイルが駆動されるＯ サラに、スロットルチャンバ４には絞り弁１４を跨いで
吸気管６に連通ずるバイパス２６が設けられ・このバイ
パス２６には開閉制御されるバイパスバルブ６１が設け
られている。

このバイパスバルブ６１に絞り弁１４１に迂回して設け
られたバイパス２６に臨ませられ、パルス電流によって
開閉制御され、そのリフト量によりバイパス２６の断面
積全変更するもので、このリフトＩＦは制御回路６０の
出力によって駆動部が駆動され制御される。即ち２制御
回路６０によって駆動部の制御のため開閉周期信号が発
生され、駆動部はこの開閉周期信号によってバイパスバ
ルブ６１のリフト量を調節する。

ＥＧＦＬ制御弁９０は排気管１０と吸入管６との間の通
路を制御し、排気管１０から吸入管６へのＥＧＲ量が制
御される。

従って、第１図のインジェクタ１２を制御して空燃比（
Ａ／Ｆ）の制御と燃料増量及び減量制御とを行いバイパ
スバルブ６１とインジェクタ１２によりアイドル時のエ
ンジン回転数制御（ＩＳＯ）を行うことができ、さらに
ＥＧＲ量の制御を行なうことができる。

第２図はマイコンを用いた制御回路６０の合体ｍ　成図
−ｃ、セントラル・プロセッシング・ユニツ）１０２（
以下ＣＰＵと記す）とリード・オンリメモリ１０４（以
下ＲＯＭと記す）とランダム・アクセス・メモリ１０６
（以下ＲＡＭと記す）と入出力回路１０８とから構成さ
れている。上記ＣＰＵ１０２μＲＯＭ１０４内に記憶さ
れた各種のプログラムにより、入出力回路１０８からの
入力データを演算し、その演算結果を再び入出力回路１
０８へ戻す。これらの演算に必要な中間的な記憶はＲＡ
Ｍ１０６ｔ−使用する。ＣＰＵＩ　０２゜ＲＯＭ１０４
．ＲＡＭ１０６．入出力回路１０８間の各種データのや
り取りはデータ・バスとコントロール・バスとアドレス
・バスからなるパスライン１１０によって行なわれる。

入出力回路１０８には第１のアナログ・ディジタル・コ
ンバータ１２２（以下ＡＤＣＩと記す）と第２のアナロ
グ・ディジタル・コンバータ１２４（以下ＡＤＣ２と記
す）と角度信号処理回路１２６と１ビツト情報を入出力
するためのディスクリート入出力回路１２８（以下ＤＩ
Ｏと記す）との入力手段金持つ。

ＡＤＣＩにはバッテリ電圧検出センサ１３２（以下ＶＢ
Ｓと記す）と冷却水温センサ５６（以下ＴＷＳと記す）
と大気温センサ１３６（以下ＴＡＳと記す）と調整電圧
発生器１３８（以下■几Ｓと記す）とスロットルセンサ
１４０（以下０ＴＨ８−と記す）と０２センサ１４２（
以下０２Ｓと記す）との出力がマルチ・プレクサ１６２
（以下ＭＰＸと記す］に加えられ−ＭＰＸ１６２により
、この内の１つを選択してアナログ・ディジタル・変換
回路１６４（以下ＡＤＣと記す）へ入力する。ＡＤＣ１
６４の出力であるディジタル値はレジスタ１６６（以下
ＲＥＧと記す）に保持される。

また流量センサ２４（以下ＡＦＳと記す）はＡＤＣ２・
１２４へ入力され、アナログ・ディジタル、変換回路１
７２（以下ＡＤＣと記す）を介してディジタル変換され
レジスタ１７４（以下ＢＥＧと記す）ヘセットされる。

角度センサ１４６（以下ＡＮＧＬＳと記す）からに基準
クランク角、例えば１８０クランク角を示す信号（以下
ＲＥＦと記す）と微少角０例えば１度クランク角を示す
信号（以下ＰＯ８と記す）とが出力され、角度信号処理
回路１２６へ加えられ、ここで波形整形される。

ＤＩＯ（１２８１には絞り弁１４が全閉位置に戻ってい
るときに動作するアイドル・スイッチ１４８（以下ＩＤ
ＬＥ−８Ｗと記す）とトップ・ギア・スイッチ１５０（
以下ＴＯＰ−８Ｗと記す）とスタータ・スイッチ１５２
（以下５ＴＡＲＴ−８Ｗと記す）とが入力される。

次にＣＰｔＪの演算結果に基づくパルス出力回路及び制
御対象について説明する。インジェクタ制御回路１１３
４（以下ＩＮＪＣと記す）は演算結果のディジタル値を
パルス出力に変換する回路である。従って燃料噴射喰に
相当したパルス幅を有するパルスＩＮＪがＩＮＪＣ１１
３４で作られ。

ＡＮＤゲート１１３６’に介してインジェクタ１２へ印
加される。

点火パルス発生回路１１３８　（以下ＩＧＮＣと記す）
は点火時期をセットするレジスタ（以下ＡＤＶと記す）
と点火コイルの一次電流通１！開始時間をセットするレ
ジスタ（以下ＤＷＬと記す）とを有し、ｃｐｕよりこれ
らデータがセットされる。セットされたデータに基づい
てパルスＩＧＮを発生し１点火コイルに一次電流を供給
するための増幅器６２へＡＮＤゲート１１４０を介して
このパルスＩＧＮを加える０ バイパスバルブ６１の開弁率は制御回路（以下ｌ５ＣＣ
と記す）１１４２からＡＮＤゲート１１４４’に介して
加えられるパルスＩＳＯによって制御される。ｌ５ＯＣ
１１４２はパルス幅をセットするレジスタｌ５ＣＤとパ
ルス周期をセットするレジスタｌ８ＣＰとを持っている
。

ＥＧ几制御弁９（ｌ制御するＥＧＲ量制御パルス発生回
路１１７８　（以下ＥＧ几Ｃと記す）にはパルスのデユ
ーティを表わす値をセットするレジスタＥＧＲＤとパル
スの周期を表わす値をセットするレジスタＥＧＲＰとを
有している。このＥＧＲＣの出力パルスＥＧＲはＡＮＤ
ゲート１１５６を介してトランジスタ９０に加えられる
。

また、１ビツトの入出力信号は回路ＤＩＯ（１２８）に
より制御される。入力信号としてはＩＤＩ、Ｅ−８Ｗ信
号、５ＴＡＲＴ−８Ｗ信号。

ＴＯＰ−８Ｗ信号がある。また、出力信号としては燃料
ポンプを駆動するためのパルス出力信号がある。このＤ
ＩＯは端子を入力端子として使用するかを決定するため
のレジスタＤＤＲＩ　９２と。

出力データをラッチするためのレジスタＤＯＵＴ１９４
とが設けられている。

モードレジスタ１１６０４−！入出力回路１０８内部の
色々な状態を指令する命令を保持するレジスタ（以下Ｍ
ＯＤと記す）でおり１例えばこのモードレジスタ１１６
０に命令セットすることによりＡＮＤ　ゲー　ト　１１
３６．　１１４０．　１１４４゜１１５６を総て動作状
態にさせたり、不動作状態にさせたりする。このように
ＭＯＤレジスタ１１６０に命令をセットすることにより
、ＩＮＪＣやＩＧＮＣ，ｌ１９ＣＣの出力の停止や起動
を制御できる。

ＤＩＯ（１２８）にはフエーエルーボンブ３２を制御す
るための信号ＤＩＯＩが出力される０従って、このよう
なＥＥＣを適用すれば、Ａ／Ｆの制御など内燃機関に関
するほとんど全ての制御を適切に行なうことができ・自
動車用として厳しい排ガス規制も充分にクリア可能で・
しかも燃費の優れたエンジンを得ることができる０とこ
ろで、このようなＥＥＣにおけるＡ／Ｆの制御では、例
えば吸入空気量ｔ−表わすデータＡＦ’とエンジン回転
数データＮとからインジェクタ１２の制御データを得、
その結果を０２センサ１４２のデータによりフィードバ
ック制御で補正し・所定のＡ／Ｆが得られるようにして
いることに周知である。

この種の制御技術によれば・機械部品、センサやアクチ
ュエータのばらつき、経時変化及び環境変化などにより
・噴射パルスが最適の空燃比状Ｉを得る値からずれた場
合にも、排ガス中の特定成分濃度全０２センサ１４２で
検出し・検出値に応じたフィードバック補正して、噴射
パルスは最適値に制御される。上記した制御は、機関の
運転状態が定常状態であるか・ゆるやかに変化している
状態でに有効に作用するが、急激に運転状態が変化する
ような過渡運転状態においては、空燃比のフィードバッ
ク補正が運転状態に追従できないため１機関の空燃比状
態が最適値から大きくずれる◎このため、排ガス中の有
害成分の低減を計るための触媒コンバータの浄化効率が
大幅に悪化する。

このように、空燃比が大きくずれた場合に、噴射パルス
を最適値にする方法として学習制御が提案されている。

学習制御の一例として、特開昭５７−２６２２９号公報
がある。本公報によれば。

機関がアイドル運転状態にある際の排ガス中の特定成分
濃度によって決まる空燃比補正係数の平均値をめ・該平
均値が所定範囲内に収まるように誤差補正量を学習制御
によって定め、機関がアイドルとは異なる所定回転速度
の運転状態にある際の排ガス中の特定成分濃度によって
決まる空燃比補正係数の平均像をめ・その平均値が所定
範囲内に収まるような誤差補正ｆｌを学習制御に請求め
・アイドル時とアイドル以外の各々の誤差補正量から回
転速度に応じて変動する成分を回転速度の関数としてめ
て、全体の誤差補正ｔ’ｉ定めている。この種の方法は
、アイドル時とアイドル以外の処理が異なるためのプロ
グラム青の増大、学習制御による誤差補正量による収束
性及び回転速度による補正量の一義性に問題を有してい
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、空燃
比補正係数の学習が簡単に行なえるようにした空燃比制
御方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため２本発明に、空燃比補正係数が
予じめ設定しである上限値と下限値の外に出たとき、こ
の空燃比補正係数の１サイクル変化の中での所定の部分
と空燃比補正係数の標準値又はその近傍の所定値との差
を学習値として取込むようにした点を特徴とする＠ 〔発明の実施例〕 以下、本発明による空燃比学習制御方式について、図示
の実施例により詳細に説明する。

本発明の一実施例は・そのハード的な構成は第１図及び
第２図で説明した従来のＥＥＣと同じで・ただマイコン
を含む制御回路６０による制御動作が異なり、そのため
、ＲＯＭＩ　０４に格納されているプログラムの一部が
異なったものとなっている。

まず、第１図及び＠２図で示し′ｆｃＥＥＣでは２イン
ジエクタ１２による燃料の噴射が、エンジンの回転に同
期して周期的に断続して行なわれ・燃料噴射量の制御は
、１回の噴射動作におけるインジェクタ１２の開弁時間
・つまり噴射時間Ｔｉの制御によって行なわれている。

そこで、本発明の一実施例では、この噴射時間Ｔｉを次
のように定めている。

Ｔｉ−α・Ｔｐ−Ｋｌ・（１＋ΣＫｉｔ　・・・・・・
（１）数 Ｔｐ；基本燃料噴射時間 α　；空燃比補正係数 Ｋｔ；学習係数 ＫＩ　；各種補正係数 Ｑム；吸入空気流量 Ｎ　：エンジン回転数 すなわち、エンジンの吸入空気流′１ｌｔＱＡと回転数
Ｎから（２）式により基本燃料噴射時間Ｔｐを定め。

大まかに理論空燃比（Ａ／Ｐ＝１４．７１が得られるよ
うにし−Ｏｘセンサ１４２の信号スにより空燃比補正係
数αを変えてフィードバックによる空燃比の補正を行な
い、さらに正確な理論空燃比を得られるようにした上で
、さらに学習係数Ｋｔによって・空燃比制御に間係する
各種アクチュエータやセンサの特性のばらつきや経年変
化の補正を行なわせるようにする。

まず、学習係数Ｋｔについて説明する。０！七ンサ１４
２は排ガス中の酸素の有無に応じて、二１直信号（高、
低レベル電圧）を出力する。この二値信号に基づいて、
空燃比補正係数αをステップ的に増減し、その後、漸増
又は漸減して空燃比制御を行うことに周知である。０２
センサの出力信号λによって、空燃比のリッチ又はリー
ンを検出して動く空燃比補正係数αの状態ｆ！：第３図
に示す。

ここで、０２センサの信号が反転したとき空燃比補正係
数αで、空燃比がリーンからリッチに変化した時点での
極値をαｒｎａｘ、リッチからり一部に変化した時点で
の極値をαｍｉｎとする。そして・この実施例では、空
燃比補正係数の最大値αｍａｘが上限値（Ｕ、Ｌｌを越
えているか、又は、最小値αｍｌｎが下限値＋Ｌ、Ｌ）
より下にあるときに、空燃比補正係数値１．０からの偏
差Ｋｔｆ学習量とするものである。この学習量Ｋｔの演
算は０２センサによるフィードバック補正を行っている
全領域で実施する。

第４図に、学習＠Ｔｒ（ｔを書き込むテーブルを示す・
このテーブルは基本燃料噴射時間Ｔｐとエンジン回転数
Ｎとで決まる分割点にＫｔｔ−書き込むようにしている
。この学習タイミングは１分割点が変らないときで、空
燃比係数の最大値αｍａｘ、Ｉ＆小値αｍｌｎが上限値
又は下限値の範囲外にあるときの回数が０回になったと
きに行う。この第４図に示すテーブルを学習マツプと定
義する。

次に、学習係数（学習＃）Ｋｔの学習ルーチンの一実施
例を第５図によって説明する。このフローチャートにし
たがった処理はエンジン始＠後。

ステップ３００からステップ３３２′１で、所足の周期
で繰り返される。１ず、ステップ３０２で０２フイード
バツク制御に入っているか否が全判定し、結果がＹｅｓ
の場合はステップ３０４に進む。

結果がＮＯの場合はステップ３３２に進む。ステップ３
０４でに、０２センサの信号がｚ＝ｌ　（理論空燃比Ａ
／Ｆ−１４，７１ｆ：よぎったが否がを判定する。結果
がＮＯの場合にステップ３３２に向い・周知の積分処理
（図示せず）を行うことになる。結果がＹｅｓ　なら、
ステップ３０６Ｖｃ進み。

０２センサの反転状態をチェックする。空燃比がリーン
からリッチになったら、ステップ３０８に進み、空燃比
係数の最大値αＩＩＩａｘが上限値以上かをチェックし
、上限値以上ならステップ３１０で。

αｍｌＫと１との偏差を学習ＩＫｔとする。一方・ステ
ップ３０６で空燃比がリッチからリーンになったら、ス
テップ３１２に進み、空燃比係数の最小値αｍＩｎが下
限値以下かをチェックし・下限値以下なら・ステップ３
１４でαｍ１ｔＩと１との偏差を学習１１）Ｋｚとする
。ステップ３１０，３１４からステップ３１６に進む。

ステップ３１６では、第４図に示すエンジン回転数の回
転軸と燃料噴射時間の負荷軸より学習マツプの分割点を
計算する。

ステップ３１８では、−周期前に計算した分割点と今回
の分割点が変化しているかどうかを見る。

分割点が変化していない場合は、ステップ３２０でカウ
ンタをインクリメントする。ステップ３２２では、カウ
ンタがｎ［なったらステップ３２６でカウンタをクリア
する。ステップ３２８で、ステップ３１０，３１４で計
算した学習量Ｋｔ’ｌｋ、ステップ３１６で計算した分
割点（アドレス）に加算する。次に、ステップ３３０で
空燃比補正係数αを１．０にする・ ステップ３０８でαｍａｚが上限値以下のとき。

ステップ３１２でαｍｌｎが下限値以下のとき、それに
ステップ３１８で分割点が変化しているとそれぞれ判断
されたときには、ステップ３２４に進んでカウンタをク
リアしたあと３３２に進む。

従って、この実施例によれば、空燃比補正係数の学習値
取込みが簡単になり、少ない応答遅れで取込みを行なう
ことができる。

なお、以上の説明では、空燃比補正係数の最大値αｍｌ
Ｋ及び最小値αｍＩｎの１．０からの偏差全学習量Ｋｔ
として耶込むようにした実施例について説明したが、本
発明は、この１．０という空燃比補正係数の標準値から
の偏差に限定されるものではなく、標準値１．０の近傍
の値、例えば最大値αｍ＆Ｘと１．０２との偏差量、及
び最小値αｍｌ勘と０．９８との偏差量を学習量Ｋｔと
して増込むようにしてもよい。

また・以上の実施例では、空燃比補正係数の最大値αｎ
’＋ａｘ及び最小値α１１１１！ｌと所定値との偏差量
を学習ｉＫｚとしているが・本発明はこれに限るもので
はなく、空燃比補正係数αの１サイクル変化の任意の一
足部分と所定値との偏差量を学習量Ｋｔとして取込むよ
うにしてもよいのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、空燃比補正係数
の変化時点における最新の瞬時値により学習量の増込み
が行なわれるため、従来技術の欠点を除き、簡単な構成
で応答が早く・しかも適切な学習制御を行なうことがで
き・燃料制御系のセンサ・アクチュエータなどの特性の
ばらつきや経年変化に対して特別な調整を要せずに常に
標準的な特性を得ることができる空燃比学習制御方法を
容易に提供することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は電子式エンジン制御装置の一例を示す概略ブロ
ック図、第２図は制御回路の一例を示すブロック図・第
３図は本発明による空燃比学習制御方法の一実施例にお
ける学習動作の説明図、第４図は本発明の一実施例にお
ける学資マツプの一例を示す説明図・第５図は本発明の
一実施例の動作を説明するためのフローチャートである
。 １２・・・インジェクタ、２４・・・吸入空気流量セン
サ。 桔１１￥１ 粥７の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　エンジンの排ガス成分により空燃比を検出するセ
   ンサを備え、このセンサの検出信号に基づいて空燃比補
   正係数を学習するようにした空燃比学習制御方法におい
   て、上記空燃比補正係数が予じめ設定しである上限値と
   下限値の外に出たとき、この空燃比補正係数の１サイク
   ルの変化の中の所定の部分の値と空燃比補正係数の標準
   値又はその近傍の所定値との間の偏差値を学習値として
   取込むように構成したことを特徴とする空燃比学習制御
   方法。 ′２、特許請求の範囲第１項において・上記学習値の増
   込みを、エンジンの運転条件が同じに保たれたままで同
   一の学習値が所定回数以上得られたときに行なうように
   構成したことを特徴とする空燃比学習制御方法。