JPS6350643A - エンジンの空燃比制御装置 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、学習１ｉｌＩｌ　）層化を有する電子制御ユ
ニット１）Ｊ装置を装備り゛るエンジンの空燃比制御装
置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］一般に
、電子制御式燃料噴射装置（ＥＧＩ）の燃料噴射用は、
基本噴射ｍに各種補正量を汀線した値で決定される。

この基本噴射りは、吸入空気圧（Ｐ）とエンジン回転数
（Ｎ）に応じたＩＩＩＩ論空燃比を１ｑるための燃料噴
！８吊であり、吸気管に臨まされた圧力センサなどから
出力される信号値とエンジン回転数（Ｎ）によって１回
転当たりの吸入空気量をマツプより求めて決定される。

Ｔｌなわら、基本噴射り１１をτとすれば、 τ−ｆ　（Ｐ、Ｎ） となり、このτにより空燃比が決定される。

そして、この基本噴射量（τ〉に、エンジン各種運転条
件に応じて補正噴射係数を乗算することにより、実際の
噴射量が設定される。

この補正噴射係数は、その時点での運転条件に適合づる
空燃比となるように上記基本噴（ト）爪（τ）を補正づ
る係数と、フィードバック補正とからイ【つている。

このフィードバック補正は、空燃比の状１１Ｂを排出ガ
ス中に含まれている酸素濃度により測定する０２センサ
からの信号を燃料制御ユニットの演算部に入力し、ここ
でエンジン吸入混合気の空燃比を演篩するとともに、こ
れと理論空燃比からのずれに応じてフィードバック補正
量を決定する。

例えば、吸気あるいは排気バルブのバルブステムエンド
と、このバルブステムエンドに摺接り″るロッｈアーム
のスリッパ部と間の、いわゆるバルブクリアランスが比
較的広い場合、吸気バルブと、損気バルブのオーバラッ
プ時間が少なくなり、吸入管内に吹返される排気ガスの
徂が減少Ｊ−る。また、高地走行の場合も同碌に、燃焼
室内の残留排気ガス量が減少する。その結果、吸入空気
圧とエンジン回転数で燃料噴射間を決めるこの方式で（
、、Ｌ空燃比がリーンになり、その状態を０２センナに
より測定し、その測定値を補正値に換亦してフィードバ
ックするものであり、例えば、特開昭５７−１２２１３
５号公報に開示されている。

従来は、上記０２センサからのフィードバック補正値の
一定時間当たりの平均値によって得られる空燃比が予め
設定された空燃比範囲に収まるように、実際の噴射量を
求め、この実際の噴射量と、上記基本噴射量の差、すな
わら、補正噴射ｍを各運転領域毎にそれぞれ求め、これ
らをＲＡ　Ｍに順次記憶させておき、その運転領域での
燃料噴射マツプを作成するようにしていｔこ。そのため
、演算処理に時間がかかり、環境の変化に対する追従性
が乏しく、良好な運転性能を速やかに得ることが困難で
ある。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンジン
の速乾状態に適合する実際の噴射槽マツプが環境の変化
に追従して速やかに作成され、良好な運転性能が１９ら
れるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的と
している。

［問題点を解決づるための手段］ 本発明は、吸入空気圧とエンジン回転数により設定され
たｇ％本噴（ト）呈マツプに、排出ガスから計測される
酸素濃度を基に求められる補正係数を乗算して噴射量を
算出する電子制御式燃料噴射装置を装備づるものにおい
て、前記電子制御式燃料噴射装置に、定常時のバルブク
リアランスを基に理論空燃比となるように設定された前
記基本噴（ト）爪７ツブと、上記バルブクリアランスが
広がったときに理論空燃比となる最大限の補正噴射量マ
ツプとを有し、この補正噴ＯＡ量マツプに、まず初期値
設定された学習値を乗算し、この乗算した値に前記基本
噴射量マツプを加筒υることで最初の噴射量マツプを完
成し、それに基づき燃料を噴射し、このときの前記補正
係数の阜準値に対する偏差値が所定範囲内か、所定範囲
外かによって、その時点の実際の噴射量における空燃比
と理論空燃比とのずれを求め、このずれ幅が理論空燃比
許容範囲以外なら上記学習値を順次更新して上記ずれ幅
を少なくし、実際の噴射ｈ）マツプを完成づる電子制御
ユニットが装備されているものである。

［発明の実廠例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面は本発明の一実施例に係り、第１図はエンジンの要
部概略図、第２図は電子制御ユニツ１−（ＥＣＵ）のブ
ロック図、第３図は０２センサの測定値と、フィードバ
ック補正による空燃比補正との関係特性図、第４図は空
燃比補正とエンジン回転数の変動幅および吸入空気圧力
の変１リノ幅との相関図、第５図は噴射量マツプの特性
図、第６図は本発明による空燃比制御装置のフローチャ
ート、第７図は縦軸に学習値（Ｃ）、横軸に経過時間（
Ｔ＞を示づ特性図である。

これらの図において、符号１はエンジン本体であり、こ
のエンジン本体１に燃焼苗２が形成され、この燃焼室２
に、デストリピユータ３に接続する点火栓４が臨まされ
、且つ、この燃焼堅２に、吸気通路５とＩＩ−見通路６
が吸気バルブ７、排気バルブ８を介して各々連通されて
いる。

また、上記吸気通路５の上流側にスロットルバルブ９が
介装され、さらに、その下流側にエアチャンバ１０が形
成されており、このエアチャンバ１０に圧力センサ１１
が連通されている。さらに、上記吸気通路５の上記エア
チＸ・ンバ１０の下流側に燃料噴ｍ弁１２が臨まされて
いる。

また、上記１）１気通路６に０２センサ１３が臨まされ
、ざらに、この排気通路６が触媒コンバータ１４を介し
てマフラく図示せ７１″）に連通されている。

一方、符＠１５は電子制御ユニット（ＥＣＩＪ）であり
、このＥＣＵ１５に、上記圧力センサ１１からの信号、
０２センサ１３からの信号、および、回転数検出手段の
一例としての上記デストリピユータ３に設けられた回転
数センサ３ａからの回転数信号が各々入力される。

第２図に示すにうに、上記ＥＣＵ１５は、中央処理装置
（ＣＰＵ）１６の演口部（ΔＬＵ）１７に、読出し専用
メモリ（ＲＯＭ）１８と、読み書き両用メモリ（ＲＡＭ
）１９、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換Ｚ２０がパス
ライン２１を介して各々接続されている。なお、このＡ
／Ｄ変換器２０にはサンプルボールド信号が出力されて
いる。

さらに、上記Ａ／Ｄ変換器２０に上記圧カゼンサ１１と
、上記０２センサ１３が接続され、また、上記ＡＬＵ１
７には、波形整形を兼用する入力インタフェース回路２
２を介して上記デス１−リビ１−タ３に設けられた回転
数センサ３ａが接続され、エンジンの回転数信号が出力
される。

さらに、上記△ＬＵ１７に駆動回路２３が接続され、こ
の駆動回路２３に上記撚わ１噴射弁１２が接続されて噴
射量がコントロールされる。

上記デストリピユータ３の回転数レン（）３ａなどから
エンジン回転一定間隔毎に出力される回転信号が入力イ
ンタフェース回路２２に入力されて整形処理された後、
ＣＰＵ１６で回転信号パルスを解読し、パスライン２１
を介してＲＡＭ１９にエンジン回転数データとして格納
される。

また、上記圧力センサ１１からのアナログ出力はＡ／Ｄ
変換器２０にてデジタル信号に変換され、パスライン２
１を介してＲＡＭ１９に吸入空気圧力データとして格納
される。

さらに、上記０２センサ１３からの検出信号はＡ／Ｄ変
換器２０にてデジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１６
で基準電圧信号と比較され、機関の空燃比状態がＩ！１
′！論空燃比に対し、リッチ側にあるか、リーン側ある
かを解読し、リッチなら１１１　ＩＴ、リーンなら“′
Ｏ″をＲＡＭ１９にパスライン２１を介して格納する。

そして、上記ＲＡＭ１９に格納された各データより、上
記ＲＯＭ１８に予め記憶されている基本噴射量マツプ（
吸入空気圧力データとエンジン回転数データより求めた
もの）２４との補間計算で基本噴！′）Ｊ吊を割出す。

なお、上記基本噴射量マツプ２４は、バルブクリアラン
スが正規な状態における吸入空気圧力データとエンジン
回転数データより求めたものである。

また、上記ＣＰＵ１６のＡＬＵ１７１ユ、上記ＲＡＭ１
９に格納された混合気の空燃比信号を一定時間毎に監視
し、次ぎのデータ演算処理を行う。

即ら、機関の空燃比状態がリーン（”Ｏ”）からリッチ
（”　１　”　）になった場合、第３図のα１から減少
側α２ヘスキツプし、次いで、このα２を時間に対し一
定量ずつ徐々に減０　＝ｌ“る。そして、上記は関の空
燃比がリーン（”Ｏ”）になったならα３から増加側α
２ヘスキツプし、次いで、このα２を時間に対し一定量
ずつ徐々に加（１（りる。

そして、この値を基本噴ＯＡ用に０２センザ１３からの
フィードバック補正値として乗Ｇｉ　シ、上記燃料噴射
弁１２からの燃料噴１：）ＩｆＭを割出づ。

づなわち、この燃料ｕ（１αｌ　ｉｉｊをτ、基本噴射
けをＴｐ、０２セン１す１３からのフィードバック補正
値、すなわち補正係数をαとすれば τ　−丁ｐ・　（１＋　α　）　　　　　　　・・・・
・・　（１）である。

なａ３、基本１ｍ　！）Ｊ　ｉｎ　Ｔｐハ、Ｔｐ＝子（
Ｐ、Ｎ）　　　　・・・・・・（２）でマツプより求め
ることができる。

ここで、 Ｐ：前記圧力センサ１１からの信号をＡ／Ｄ変換器２０
を介して、ＣＰＵ１６により解析されることにより得ら
れた吸入空気圧、 Ｎ：前記回転数センサ３ａからの信号を入力インターフ
ェース回路２２により整形し、これをＣＰＵ１６によっ
て解析されることにより（ツられたエンジン回転数、 である。

ところで、空燃比は上記吸入通路５と燃焼室２内の残留
排気ガスのも￥ににつて大ぎく変動する。

例えば上記バルブ７．８のステムエンドと、ロッカアー
ムのスリッパ部との間のいわゆるバルブクリアランスが
比較的広がると、上記両バルブ７゜８間のオーバラップ
時間が少なくなり上記吸入通路５に吹返される排気ガス
のＣｊが減少する。その結果、上記燃焼室２に流入され
る空気の量が増え、その分、空燃比がリーンになる。

上記ＲＯＭ１８には、上記いわゆるバルブクリアランス
が比較的広がった揚台にも、理論空燃比となるように上
記基本噴射伍マツプ２４に加算する最大限の補正噴射量
マツプ２５が予め記憶されている。この補正噴射倒マツ
プ２５は高地走行などの経験がら空燃比がどこまで変化
するかを求め、それを上記両バルブ７．８のオーバラッ
プ量におきかえたものであり、この補正噴！：）Ｊ　量
マツプ２５にても上述と同様に補間計算で補正噴射旦が
割出される。

そして、実際の運転条件に対応して、前記（２）式で求
められた基本燃料噴射らＩＴＤに、上記最大限の補正噴
射ｍマツプ２５によって求められた最大限の補正噴射ｉ
ｎ　ＣＬ　ＲＮの何パーセントかを加算して実際の噴Ｑ
’ｌ旦ＴＤ＋を求める。このとぎ、上記最大限の補正噴
射ｍｃＬＲＮの何パーセントを上記基本噴射量に加算す
ればよいかをフィードバック補正値をもとにして求めた
学習値Ｃによって求める。

これを式で表すと、 Ｔｐｔ　＝Ｔｐ＋Ｃ＠　ＣＬＲＮ　　　（０≦Ｃ≦１）
・・・・・・（３） となる。

ここで求めた学習値Ｃは、そのときの運転状態における
補正噴射Ｍが上記最大限の補正噴射ＦｉＣＬＲＮに対し
、何割になるかを上式の学習値Ｃとして使われる。

そして、この学習値Ｃによって上記（３）式にて求めら
れた実際のｎＱ　ＤＩ　ｆａ　Ｔｐｔにて設定されるマ
ツプが、この時点での実際の噴射量マツプ２６となる。

その結果、ある条件下で学習した値Ｃで、この時点での
全運転領域がカバーできる。

づなわち、第６図に示すフローチャートに従って説明す
ると、まず、ステップＳ１でエンジン始Ｖｊ時など制御
系がリセット状態のとき、学習値をＧｏ＝０．５に初期
値設定し、上記（３）式により実際の噴）１ｒｊ！１Ｔ
ｐ１を求め、この求められたＴｐｔを含む噴射？マツプ
によって運転する。

次いで、０２センサ１３が活性化すると、プログラムは
ステップＳ２へ進み、フィードバック補正が開始される
。ここで、まず、上記０２センザ１３から得られた一定
時間内のフィードバック補正値の、４回スギツブする間
の最大値α１．α牛と最小値α３．α６の平均値αノを α７＝（α１＋α斗＋α３＋α６）／４より求める。そ
して、ステップＳ３へ進み、上記フィードバック補正値
の平均値α７の基準値α０に対する偏差値Δαが、所定
範囲内か、所定範囲外かによって、実際の噴射ｆｆ１Ｔ
ρ１における空燃比が理論空燃比許容範囲内に入ってい
るかを求める。

一方、ステップＳ４においては、エンジンが定常運転状
態か、否かを判定づる。

づ゛なわち、まず、上記０２センサ１３から得られたフ
ィードバック補正値の、４回スキップ１“る間の最大値
α１．α４と最小値α３．α６に対応するエンジン回転
数（Ｎ）および、吸入空気圧力（Ｐ）の最大値および最
小値を求め、それぞれの差から、フィードバック一定期
間中のエンジン回転数の変動幅と、吸入空気圧力の変動
幅を求める。

そして、この変動幅がともに設定範囲以内なら定常運転
状態と判定し、ステップＳ５へ進む。また、設定範囲以
外であると判定すると、上記ステップＳ３へ戻る。

一方、定常運転状態であると判定されてステップＳ５へ
進み、ここで、上記ステップＳ３で求めた偏差ｒｔ１Δ
αが理論空燃比許容範囲以内か、以外かを判定づる。許
容範囲以外であると判定されたらステップＳ６へ進み、
学習値を更新する。また、空燃比が許容範囲以内なら上
記ステップＳ３へ戻る。

そして、ステップＳ６へ進むと、第１回目の更新時、上
記０２センサ１３からのフィードバック補正値の平均値
α７がフィードバック補正値の上限αしと、下限αＲと
の間に収まるように上記学習値Ｇｏを更新する。

まず、上記フィードバックの補正値の平均が、Ｃ７〉α
Ｌの場合、第７図の一点鎖線で示すように、 第一回目の学習値Ｃ１を Ｃ＋　＝Ｃｏ　十（１／２２）で求める。

ざらに、第二回目の更新時に、まだＣ７〉αしなら、学
習値Ｃ２を Ｃ２＝Ｃ＋　＋　（１／２３） より求めて更新する。

一方、前記第一回目の更新時に上記フィードバックの補
正値の平均がＣ７〈αＲなら学習値ｃ１を、第７図の実
線で示づように、 Ｃ１＝Ｇｏ　−（１／２２＞で求め、 さらに、第二回目の更新時に、まだＣ７くαＲなら、学
習値Ｃ２を Ｃ２＝Ｃ＋　−（１／２３）より求めて更新する。

その結果、第ｎ回目の学習値ＣＴｌは、Ｃη−Ｃη−１
±（１／２”’　）・・・・・・（４）で求められる。

そして、毎回増加あるいは減少されて、変化ｍ（１／２
ＴＩ″−１）が＜１／２６）になったなら、この変化量
を固定して学門値を順次更新づる。

そして、更新された場合、この更新された学習値Ｃηに
対応する実際の噴射量マツプが、その時点の空燃比仝領
域になる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、吸入空気圧とエン
ジン回転数により設定された基本噴射ωマツプに、排出
ガスから計測される酸素濃度を基に求められる補正係数
を乗算して噴射量を算出する電子制御式燃料噴射装置を
装備するものにおいて、前記電子制御式燃料噴射装置に
、定常時のバルブクリアランスを基に理論空燃比となる
ように設定された前記基本噴射５Ｂマツプと、上記バル
ブクリアランスが広がったときに理論空燃比となる最大
限の補正噴射□□□マツプとを有し、この補正値（ト）
倒マツプに、まず初期値設定された学習値を乗鈴し、こ
の乗算した値に前記基本噴射ｂ１マツプを加算すること
で最初の噴！１８ｍマツプを完成し、それに基づき燃料
を噴射し、このときの前記補正係数の基準値に対する偏
差値が所定範囲内か、所定範囲外かによって、その時点
の実際の噴射量における空燃比と理論空燃比とのずれを
求め、このずれ幅が理論空燃比許容範囲以外なら上記学
習値を順次更新して上記ずれ幅を少なくし、実際の噴射
量マツプを完成する電子制御ユニットが装備されている
ので、バルブクリアランスが変化しても、ある時点の学
習値を求めるだけで、その時点の全運転ダ１域が直ちに
設定される。

よって、環境の変化に追従した理想的な空燃比が迅速に
設定され、良好な運転性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例に係り、第１図はエンジンの要
部慨略図、第２図は電子制御ユニット（ＥＣＵ）のブロ
ック図、第３図は０２センサの測定値と、フィードバッ
ク補正による空燃比補正との関係特性図、第４図は空燃
比補正とエンジン回転数の変動幅および吸入空気圧力の
変動幅との相関図、第５図は噴射量マツプの特性図、第
６図は本発明による空燃圧制ｍ＋装置のフローチ１１−
ト、第７図は縦軸に学習値（Ｃ）、横軸に経過時間（Ｔ
＞を示ず特性図である。 １３・・・０２センサ、１５・・・電子制御ユニット、
２４・・・基本噴射量マツプ、２５・・・補正噴射量マ
ツプ、２６・・・実際の噴射Ｈｉマツプ、Ｃ・・・学習
値、ＣＯ・・・（初期値設定された）学習値、Ｎ・・・
エンジン回転数、Ｐ・・・吸入空気圧、α・・・補正係
数、α０・・・補正係数基準値、Δα・・・補正係数偏
差値、α７・・・補正係数平均値。 第１図 ｑ 第５図 上′−８／；＞世上１へミス（Ｎ） 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気圧とエンジン回転数により設定された基本噴射
   量マップに、排出ガスから計測される酸素濃度を基に求
   められる補正係数を乗算して噴射量を算出する電子制御
   式燃料噴射装置を装備するエンジンの空燃比制御装置に
   おいて、前記電子制御式燃料噴射装置に、定常時のバル
   ブクリアランスを基に理論空燃比となるように設定され
   た前記基本噴射量マップと、上記バルブクリアランスが
   広がったときに理論空燃比となる最大限の補正噴射量マ
   ップとを有し、この補正噴射量マップに、まず初期値設
   定された学習値を乗算し、この乗算した値に前記基本噴
   射量マップを加算することで最初の噴射量マップを完成
   し、それに基ずき燃料を噴射し、このときの前記補正係
   数の基準値に対する偏差値が所定範囲内か、所定範囲外
   によって、その時点の実際の噴射量における空燃比と理
   論空燃比とのずれを求め、このずれ幅が理論空燃比許容
   範囲以外なら上記学習値を順次更新して上記ずれ幅を少
   なくし、実際の噴射量マップを完成する電子制御ユニッ
   トが装備されていることを特徴とするエンジンの空燃比
   制御装置。