JPH06272605A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸入空気量に応じて設定した学習領域間での
制御値の誤差を可及的に小ならしめるとともに制御値の
急変を防止しもって制御性の向上を図る。 【構成】 吸入空気量検出手段Ａと空燃比検出手段Ｂと
燃料供給量をフィードバック制御する空燃比制御手段Ｃ
とフィードバック制御値を順次学習して更新する学習手
段Ｄとを備えたエンジンの制御装置において、吸入空気
量に応じて設けた複数の学習領域内の特定の基準吸入空
気量毎に上記学習手段Ｄにより学習を実行する学習制御
手段Ｅと、各学習領域毎に記憶された各学習値に基づき
上記制御値が各学習領域相互間において吸入空気量の変
化に伴って連続的に連なるように補正する補間制御手段
Ｆとを備える。かかる構成により、学習値とエンジン側
からの要求制御値との間に大きな誤差が生じたり、ある
いは学習領域の切替わり部分において制御値が急変する
というようなことがなく、精度の高い空燃比制御が実現
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、空燃比をフィードバ
ック制御するとともにその制御値を順次学習して更新す
るようにしたエンジンの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車用エンジンにおいては、排
気エミッションの改善という観点から、アイドル運転領
域を含む低回転・低負荷領域において空燃比のフィード
バック制御を行うとともに、この制御値を順次学習にて
更新し常時最新の制御値に基づいて空燃比制御を行うよ
うにしている(例えば、特公昭６２ー１２３８２号公報
参照)。

【０００３】一方、このような空燃比制御に際しては、
燃料供給量を吸入空気量の変化に対応させて制御する必
要上、吸入空気量検出手段としてエアフローセンサが使
用されるが、このエアフローセンサの種類の一つとして
いわゆるホットワイヤー式エアフローセンサが知られて
いる。尚、このようなホットワイヤー式のエアフローセ
ンサを使用して空燃比のフィードバック制御を行うもの
として例えば、特開平４ー１３４１５０号公報に開示さ
れる如きものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ホットワイヤー式のエアフローセンサは、雰囲気温度の
変化によってその出力が変化する温度特性を持ってい
る。即ち、図５に示すように、標準状態(例えば、吸気
温度２０℃、雰囲気温度２０℃の状態)では同図に実線
図示するように吸入空気量の変化に対応してほぼ一定の
出力特性を示すが、例えば暖機完了後のエンジン温度上
昇時(例えば、吸気温度４０℃、雰囲気温度８０℃)にお
いては同図に破線図示するように、低吸入空気量領域で
はプラス側に大きく出力が偏り(即ち、実際の吸入空気
量よりも多い吸入空気量を示す)、高吸入空気量領域で
はマイナス側に出力が偏る(実際の吸入空気量よりも少
ない吸入空気量を示す)ような出力特性を示す。

【０００５】このため、かかる温度特性を有するエアフ
ローセンサの出力値に基づいて空燃比のフィードバック
制御を行うに際しては、この温度特性を考慮した補正を
する必要がある。この温度特性補正の従来一般的な方法
としては、図６に示すように、エアフローセンサの温度
特性を、吸入空気量に対応して複数の領域Ｚ１,Ｚ２,・
・に分けるとともに、各領域の中央部分を学習制御の基
準吸入空気量とし、この基準吸入空気量時における制御
値を順次学習し且つこれをメモリーし、次回の制御時に
はこの各領域の基準吸入空気量に対応する学習値をその
領域全体の制御値として採用するようにしている。例え
ば、領域Ｚ１においては、図６に破線で示すように、そ
の領域の中央の基準吸入空気量に対する学習値がa１で
ある場合には、この学習値a１が該領域Ｚ１全体の学習
値として採用される。

【０００６】ところが、このような補正方法によれば、
特にこのエアフローセンサのように温度特性がその変化
の途中に変曲点をもつようなものである場合には、領域
の切替わり部分においては制御値学習値と実際に要求さ
れる制御値との間に大きな補正誤差が生じる(図６にお
いて斜線を施した部分を参照)とともに、切替わり位置
においては制御値が急激に且つ大きく変化することか
ら、エンジンの制御性が悪化するという問題を生じるこ
とになる。

【０００７】そこで本願発明では、吸入空気量に応じて
設定した学習領域間での制御値の誤差を可及的に小なら
しめるとともに制御値の急変を防止しもって制御性の向
上を図ることを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として図１に示すように、
請求項１記載の発明では、吸入空気量を検出する吸入空
気量検出手段Ａと、空燃比を検出する空燃比検出手段Ｂ
と、該空燃比検出手段Ｂにより検出される空燃比を目標
空燃比に合致させるべく吸入空気量に対する燃料供給量
をフィードバック制御する空燃比制御手段Ｃと、該フィ
ードバック制御の制御値を順次学習して更新する学習手
段Ｄとを備えたエンジンの制御装置において、吸入空気
量に応じて設けた複数の学習領域内の特定の基準吸入空
気量毎に上記学習手段Ｄにより学習を実行せしめるとと
もにその学習値を記憶する学習制御手段Ｅと、該学習制
御手段Ｅに各学習領域毎に記憶された各学習値に基づき
上記制御値が各学習領域相互間において吸入空気量の変
化に伴って連続的に連なるように補正する補間制御手段
Ｆとを備えたことを特徴としている。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
エンジンの制御装置において、上記各学習領域の大きさ
を、使用頻度の高い学習領域ほど小さくなるように設定
したことを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
エンジンの制御装置において、領域の広さが大きい学習
領域ほど制御値のサンプリング回数が多く且つ制御値の
燃料供給量への反映率が大きくなるように該サンプリン
グ回数と反映率とを設定したことを特徴としている。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
エンジンの制御装置において、上記各学習領域毎にそれ
ぞれ設定される基準吸入空気量を、各学習領域のセンタ
ーよりも高吸入空気量寄りあるいは低吸入空気量寄りに
偏らせたことを特徴としている。

【００１２】請求項５記載の発明では、請求項１,２,
３,または４記載のエンジンの制御装置において、上記
吸入空気量検出手段をホットワイヤー式エアフローセン
サで構成したことを特徴としている。

【００１３】

【発明の作用及び効果】本願各発明ではかかる構成とす
ることによりそれぞれ次のような作用及び効果が得られ
る。

【００１４】 請求項１記載の発明では、空燃比制御
に際して、複数の学習領域にそれぞれ設定した特定の基
準吸入空気量における制御値を順次学習して更新すると
ともに、この各学習領域毎の各学習値に基づいて補間制
御を行なって各学習領域相互間における制御値が連続的
に連なるように補正するので、従来のように補間制御を
行わない場合の如く学習値とエンジン側からの要求制御
値との間に大きな誤差が生じたり、あるいは学習領域の
切替わり部分において制御値が急変するというようなこ
とがなくなり、精度の高い空燃比制御が実現されるもの
である。

【００１５】 請求項２記載の発明では、上記記載
の作用及び効果に加えて、吸入空気量に対応して設定さ
れた各学習領域の大きさ(即ち、吸入空気量範囲)を、使
用頻度の高い部分では小さくし、低い部分では大きくし
ているので、使用頻度の高い学習領域においては制御範
囲が狭い分だけより精度の高い制御が可能となり、また
使用頻度の低い学習領域では領域の拡大により学習回数
が増加することでより信頼性の高い学習値を得ることが
でき、この結果、さらに高精度の空燃比制御が可能にな
るものである。

【００１６】 請求項３記載の発明では、上記記載
の作用及び効果に加えて、学習領域が広い領域において
はサンプリング回数を多くとれる結果その学習値の信頼
度が高いため燃料供給量への反映率を大きくし、また学
習領域が狭い領域においてはサンプリング回数が少ない
ことからその学習値の信頼度が比較的低いので燃料供給
量への反映率を小さくすることで、領域の大きさに拘わ
らず全吸入空気量範囲を通じて精度の高い空燃比制御が
可能となるものである。

【００１７】 請求項４記載の発明では、上記記載
の作用及び効果に加えて、各学習領域毎に設定され補間
制御の基準となる基準吸入空気量を各学習領域のセンタ
ーに対して偏位させていることから、特に当該学習領域
内に変曲点があるような特性をもつ制御対象に対しては
各学習領域の切替わり点の近傍における誤差を小さくす
ることができ、それだけ制御精度が高められるものであ
る。

【００１８】 請求項５記載の発明では、吸入空気量
の変化に対して一様でない変化をし且つその変化途中に
変曲点ををもつ出力特性を示すホヘットワイヤー式エア
フローセンサで吸入空気量検出手段を構成し、該エアフ
ローセンサにより検出された吸入空気量に基づいて学習
制御を行うが、この場合、請求項１〜４記載の発明を適
用することで、該エアフローセンサの出力特性に対応し
た精度の良い空燃比制御が実現されるものである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明のエンジンの制御装置を添付図
面に基づいて具体的に説明すると、図１には本発明の実
施例にかかる制御装置を備えた自動車用Ｖ型エンジンの
全体システムが示されており、同図において符号１はエ
ンジン、２は吸気通路、３は排気通路である。上記吸気
通路２の上流端にはエアクリーナ４が設けられるととも
に、該エアクリーナ４の下流側にはホットワイヤー式の
エアフローセンサ５(特許請求の範囲中の吸入空気量検
出手段Ａに該当する)とスロットルバルブ６とインジェ
クタ−７とが順次配置されている。また、符号２１はス
ロットル開度センサ、２２は空燃比センサ(特許請求の
範囲中の空燃比検出手段Ｂに該当する)、２３は水温セ
ンサ、２４はクランク角センサ、２５は吸気温センサで
ある。さらに、符号８はエンジン回転数センサとしても
機能するディストリビュータである。そして、これら各
センサの検出値はそれぞれコントロールユニット１０に
制御ファクターとして入力される。

【００２０】上記コントロールユニット１０は、特許請
求の範囲中の空燃比制御手段Ｃと学習手段Ｄと学習制御
手段Ｅと補間制御手段Ｆを構成するものであって、上記
各センサからの信号を受けて空燃比を目標空燃比に合致
させるべく空燃比のフィードバック制御を行うが、その
場合、制御値を順次学習して更新するとともに、この学
習値をそのまま制御に使用することなくこれを補間制御
により補正して使用することで、ホットワイヤー式のエ
アフローセンサ５に特有の温度特性に対応した精度の高
い空燃比制御が実現されるものである。

【００２１】以下、このコントロールユニット１０にお
ける空燃比制御等を図３のフロ−チャ−トに基づいて具
体的に説明する。

【００２２】図３において、制御開始後、先ずステップ
Ｓ１で各種制御データ、即ち、吸入空気量Ｑa、燃料供
給量の制御値Ｃfb、エンジン水温t等を読み込む。

【００２３】次にステップＳ２において、空燃比のフィ
ードバック制御領域か否かの判定を行い、フィードバッ
ク制御領域である場合には、さらにステップＳ３におい
てエアフローセンサ５の温度特性補正の実行条件(即
ち、学習制御の実行条件)を判定する。即ち、エンジン
温度(即ち、エンジン水温)が所定の学習実行水温(例え
ば、１０℃)以上で、吸入空気量のゾーン移行時でな
く、始動増量時でなく、しかも吸気充填量が所定範囲内
である場合に初めて実行条件成立とする。そして、この
場合には、補正実行フラグＦ＝０とする。一方、条件不
成立の場合には、フラグＦ＝１とする。尚、ここで、吸
入空気量のゾーン移行時かどうかをみたのは、この実施
例においては図４に示すように、制御領域を吸入空気量
Ｑaに対応して複数の領域Ｚ１,Ｚ２,・・に分け、この
各制御領域毎に学習制御を実行するようにしているため
である。

【００２４】次に、ステップＳ４において、上記学習領
域の広さ(即ち、学習制御の単位となる吸入空気量範囲)
を設定する。具体的には、使用頻度の高い領域、例え
ば、アイドル領域を含む低吸入空気量の領域Ｚ１におい
ては領域を狭くし、使用頻度の低い領域ではこれを狭く
設定する。これは、使用頻度の高い領域では制御範囲を
狭くすることで制御精度を重視した制御を実現し、また
使用頻度の低い領域では制御範囲を広くして制御値の学
習回数を増やすことで学習精度を重視した制御を実現す
るためである。

【００２５】さらに、この学習領域の設定に対応して、
ステップＳ５においては制御値のサンプリング回数(Ｎ)
を、領域が広い学習領域ほど回数が多くなるように設定
するとともに、ステップＳ６においては制御値の燃料供
給量への反映率(Ｋ)を、領域が広い学習領域ほど学習値
の信頼度が高いため大きな反映率となるように設定す
る。また、ステップＳ７においては、制御値Ｃfbを上記
サンプリング回数(Ｎ)だけサンプリングし、その和(Σ
Ｃfb)を算出する。

【００２６】ここで、図５を参照して既に述べたよう
に、ホットワイヤー式のエアフローセンサ５には、雰囲
気温度等の温度要因によって出力特性が大きく変化する
という温度特性があるため、例えば、エンジン温間状態
での学習値をエンジン冷間状態において使用すると制御
値に大きな誤差が生じ、延いては空燃比の制御精度が損
なわれることになる。このため、この実施例において
は、かかるエアフローセンサ５の温度特性を考慮し、エ
ンジン冷間時とエンジン温間時とでそれぞれ別々に制御
値をもち、エンジン冷間時には冷間時用の制御値を使用
してこれを順次学習更新し、またエンジン温間時には温
間時用の制御値を使用してこれを順次学習更新するよう
にし、もってエアフローセンサ５の温度特性の影響を可
及的に排したより精度の高い空燃比制御を実現するよう
にしている。

【００２７】このため、先ずステップＳ８において、現
在のエンジン温度(t)が所定温度Ｔより高いがどうか、
即ち、エンジンは冷間状態にあるのか温間状態にあるの
かを判定する。そして、現在は冷間状態にあると判定さ
れた場合には、ステップＳ９において冷間時のフィード
バック制御値Ｃfb１を読み込むとともに、ステップＳ１
０においてバッテリーのＯＮ,ＯＦＦを判定する。ここ
で、バッテリーＯＦＦの場合には、ステップＳ１１にお
いて制御値Ｃfb１をリセットする。

【００２８】これに対して、バッテリーＯＮと判定され
た場合には、さらにステップＳ１２において上記フラグ
Ｆ＝０かどうかを判定する。ここで、フラグＦ＝０であ
る場合、即ち、学習条件が成立している場合には、制御
値Ｃfb１の学習を実行する。具体的には、ステップＳ１
３において、現在の吸入空気量(Ｑa)が属する学習領域
(例えば、領域Ｚ１)の基準吸入空気量Ｑ１(図４参照)に
対応する制御値として既にメモリーされている前回の学
習値Ｃfb１(i−１)と、制御値Ｃfbのサンプリング和Σ
Ｃfbと、サンプリング回数Ｎと、暖機補正量Ｃwと、反
映率Ｋとから、 Ｃfb１(Ｚ１)＝Ｃfb１(i−１)×〔(ΣＣfb／Ｎ)＋Ｃw−１００％〕 の演算式により学習値Ｃfb１(Ｚ１)を求め、これを新た
な学習値としてメモリーする(ステップＳ１５)。尚、こ
のように学習は各学習領域毎にそれぞれ行なわれ、且つ
それぞれその学習値が順次更新される。また、各学習領
域Ｚ１,Ｚ２,・・の基準吸入空気量Ｑ１,Ｑ２,・・は、
図５に示すような変曲点をもつエアフローセンサ５の温
度特性を考慮して、図４に示すように、各学習領域のセ
ンターより低吸入空気量側に偏位した位置に設定してい
る。

【００２９】一方、ステップＳ１２において、フラグＦ
＝１と判定された場合、即ち、学習条件不成立時には、
前回の学習値Ｃfb１(i−１)をそのままメモリーする(ス
テップＳ１５,Ｓ１５)。

【００３０】ここで、従来は上記ステップＳ１３,Ｓ１
５で求められた学習値をそのまま当該学習領域全体の学
習値として一様に使用しこれに基づいて燃料噴射量を算
出していたが、この実施例においてはこれと異なって、
後述のように上記各学習値に基づいて補間制御を行い
(ステップＳ１６)、その補間値を燃料噴射量の算出(ス
テップＳ１６)に使用するようにしている。

【００３１】即ち、図４に示すように、現在の吸入空気
量Ｑaが領域Ｚ１に属している場合には、この領域Ｚ１
の吸入空気量Ｑ１における学習値Ｃfb１(Ｚ１)をそのま
ま使用することなく、この学習値Ｃfb１(Ｚ１)と、該領
域Ｚ１に隣接する領域Ｚ２の吸入空気量Ｑ２における学
習値Ｃfb１(Ｚ２)とを結ぶ直線上における現在の吸入空
気量Ｑaに対応する制御値(Ｃfb１補間(Ｚ１))を、 Ｃfb１補間(Ｚ１)＝Ｃfb１(Ｚ１)＋(Ｑa−Ｑ１)〔(Ｃfb１(Ｚ２)− Ｃfb１(Ｚ１))／(Ｑ２−Ｑ１)〕 の演算式に基づいて算出する。

【００３２】一方、ステップＳ８においてエンジン温間
時と判定された場合にも、上述のエンジン冷間時と同様
に、各領域毎にメモリーされている温間時の学習値Ｃfb
２を読み込み(ステップＳ１７)、学習条件成立時には学
習を実行して新たな学習値Ｃfb２を、学習条件不成立時
には前回の学習値Ｃfb２(i−１)を、それぞれ対応する
学習領域毎にそれぞれメモリーし(ステップＳ１８,Ｓ１
９,Ｓ２０)、さらにこの学習値Ｃfb２を用いて現在の吸
入空気量Ｑaに対応する制御値(Ｃfb２補間(Ｚ１))を算
出する。

【００３３】そして、このエンジン冷間時における制御
値(Ｃfb１(Ｚ１))とエンジン温間時における制御値(Ｃf
b２(Ｚ１))とに基づいて最終的な燃料噴射量Ｃtotal
を、 Ｃtotal＝Ｃfb１補間(Ｚ１)＋Ｃfb２補間(Ｚ１) ×(１００％＋Ｃw＋Ｃs＋・・) の演算式により算出する(ステップＳ２３)。

【００３４】尚、ここで、Ｃfb１補間(Ｚ１)に、Ｃfb２
補間(Ｚ１)×(１００％＋Ｃw＋Ｃs＋・・)を加えて燃料
噴射量Ｃtotalを算出するようにしたのは、この実施例
においては、エンジン冷間時における制御値をベースと
して該冷間時制御値でエンジン側のバラツキ等を補正
し、温間時にはこのベース値にエアフローセンサ５の温
度特性による補正分を加えるという制御手法を採用した
ためである。

【００３５】以上のように、学習制御により得られる生
の学習値に対して補間制御を加え、この補間後の制御値
を使用して空燃比制御を行うことにより、全吸入空気量
範囲においてエアフローセンサ５の温度特性(図５参照)
に可及的に近似した制御特性が得られ、例えば従来のよ
うにステップ状の制御特性とされる場合に比して制御誤
差の少ないより精度の高い空燃比制御が実現されるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の実施例にかかる制御装置を備えたエン
ジンの全体システム図である。

【図３】図２に示したエンジンの制御装置における制御
フロ−チャ−ト図である。

【図４】補間制御の説明図である。

【図５】ホットワイヤー式エアフローセンサの温度特性
の説明図である。

【図６】従来の制御特性説明図である。

【符号の説明】

１はエンジン、２は吸気通路、３は排気通路、４はエア
クリーナ、５はエアフローセンサ、６はスロットルバル
ブ、７はインジェクタ−、８はディストリビュータ、１
０はコントロールユニット、２１はスロットル開度セン
サ、２２は空燃比センサ、２３は水温センサ、２４はク
ランク角センサ、２５は吸気温センサである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入空気量を検出する吸入空気量検出手
   段と、空燃比を検出する空燃比検出手段と、該空燃比検
   出手段により検出される空燃比を目標空燃比に合致させ
   るべく吸入空気量に対する燃料供給量をフィードバック
   制御する空燃比制御手段と、該フィードバック制御の制
   御値を順次学習して更新する学習手段とを備えたエンジ
   ンの制御装置であって、 吸入空気量に応じて設けた複数の学習領域内の特定の基
   準吸入空気量毎に上記学習手段により学習を実行せしめ
   るとともにその学習値を記憶する学習制御手段と、 該学習制御手段に各学習領域毎に記憶された各学習値に
   基づき上記制御値が各学習領域相互間において吸入空気
   量の変化に伴って連続的に連なるように補正する補間制
   御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記各学習領域の大
   きさを、使用頻度の高い学習領域ほど小さくなるように
   設定したことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、領域の広さが大きい
   学習領域ほど制御値のサンプリング回数が多く且つ制御
   値の燃料供給量への反映率が小大きくなるように該サン
   プリング回数と反映率とを設定したことを特徴とするエ
   ンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記各学習領域毎に
   それぞれ設定される基準吸入空気量を、各学習領域のセ
   ンターよりも高吸入空気量寄りあるいは低吸入空気量寄
   りに偏らせたことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１,２,３,または４において、上
   記吸入空気量検出手段がホットワイヤー式エアフローセ
   ンサで構成されていることを特徴とするエンジンの制御
   装置。