JPS63120836A - 内燃機関の空燃比学習制御装置 - 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】 本発明は空燃比フィードバック制御時における内燃機関
の空燃比学習制御装置に関する。

従来の技術 従来より排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素及び窒素酸
化物を同時に浄化するために三元触媒が用いられており
、この三元触媒の浄化率を良好にするためｏ２センサに
より排気ガス中の残留ＩＳ！１ｍ濃度を検出して空燃比
を推定し、空燃比を理論空燃比近傍に制御する空燃比フ
ィードバック制御が行なわれている。機関負荷によって
定まる基本燃料噴射時間ＴＰに、０２センサから出力さ
れ且つ信号処理された空燃比信号に基づいて燃料噴射時
間を比例積分動作させるための第６図に示ず空燃比フィ
ードバック補正係数ＦＡＦを乗算して、燃料噴射時間Ｔ
ＡＵを求め、この燃料噴射時間ＴＡＵに相当する時間燃
料噴射弁を開弁することにより空燃比を理論空燃比近傍
に制御している。しかし、環境変化や経時変化等により
、タペットクリアランスの変化によるバルブタイミング
の変化、圧力センサやエアフロメータの特性変化、燃料
噴綱片の特性変化等が生じ、燃料噴射ｍを機関の要求燃
料噴射量に制御できなくなって空燃比を理論空燃比近傍
に制御できないことがある。このため、空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦが所定値内におさまるように学習
制御により機関負荷により定まるベース空燃比を補正し
、実際の空燃比が常に理論空燃比近傍になるように制御
している。この学習制御は、次式に示ずように、所定条
件で学習される学習項ＴＡＵＧ及びＫＧを用いて空燃比
フィニドバック補正係数ＦＡＦが所定値になるように制
御するものである。

ｒ　Ａ　Ｕ　−（１−Ｐ　＋　Ｔ　Ａ　Ｕ　Ｇ　）・Ｋ
Ｇ・ＦＡＦ・（１＋Ｆ）・・・（１） 但し、Ｔ　Ａ　Ｕ　Ｇはスロットル弁全閉時での学習項
、ＫＧはスロットル弁が開いているときでの学習項、Ｆ
は急加速時等の過渡時における補正係数である。

これらの学習項ＴＡＬＩＧ、ＫＧは、空燃比フィードバ
ック制御中で且つ機関冷却水温が所定値（例えば７０℃
）を超えるとき、補正係数ＦＡＦがスキップする毎に次
の方法によって学習される。

まず、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦがスキップ
する毎に補正係数ＦＡＦのピーク値の平均値ＦＡＦ△■
、すなわち、 を求め、ＦＡＦＡＶの値が所定範囲（例えば±２％）外
の値となったとき、下表に示す学習値を該５項に加算す
る。

表 そして、上記のように学習された学習項ＴＡＵＧ、ＫＧ
の値は、スロットル弁のｔｍ　ＩＩＩ状態及び吸気管圧
力（または機関−回転当りの吸入空気量）の大きさに応
じて上記（１）式に適用され、燃料噴射時間ＴＡＵが求
められる。この結果、平均値ＦＡＦＡＶが所定値（１，
０２）を超えるときには、学習項の値が大きくされて空
燃比がリッチ側に制御され、平均値ＦＡＦＡＶが所定値
（０，９８）未満のときには、学習項の値が小さくされ
て空燃比がリーン側に制御され、平均値ＦＡＦＡＶが１
すなわち理論空燃比に近付くように制御される。

従来の空燃比学習制御装置としては、空燃比の制御がオ
ーブンループ制御からフィードバック制御に切換ねった
場合、所定時間経過後学習制御を開始するもの（特開昭
５９−２０６６３７号）や、スロットル弁の急開閉時、
所定時間学習制御を禁止して誤学晋を防止するもの（特
開昭５９、−１３６５３９号）が提案されている。

一方、加速時等の過渡運転時の応答性を改善するために
、クランク角度位置に関係なく燃料噴射を実行する非同
期噴射や、過渡運転時空燃比補正係数ＦＴＣを作動させ
て空燃比を一時的にリッチとする制御が一般的に採用さ
れている。非同期噴射のみを行なう機関もあれば、ＦＴ
Ｃの作動のみを行なう機関もあり、あるいは機関によっ
ては両方共実行するものがある。このように過渡運転時
非同期噴射やＦＴＣ作動などのため、空燃比が一時的に
リッチとなった場合には、空燃比補正係数ＦＡＦが所定
値内におさまらないため、学習制御によりベース空燃比
をリーン側に補正している。

また、０２センサ系統の短絡等により、リーン信号が所
定時間以上（例えば８秒以上）継続したとき、リーンモ
ニタによりフィードバック制御を停止して空燃比のオー
プンループ制御を行ない、機関のラフアイドルを防止す
る制御が一般に採用されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし非同期噴射やＦＴＣが連続して作動した場合、空
燃比がリッチとなり、空燃比フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦが所定値内におさまらない状態が連続することにな
る。その間従来装置では、学習制御によりベース空燃比
がリーンに補正される。このような状態から、非同期噴
射やＦＴＣが作動しないような運転状態になると、ベー
ス空燃比はリーンに補正されているため、空燃比フィ−
ドパツク補正係数ＦＡＦによって実際の空燃比をリッチ
側に補正していく。しかしベース空燃比にガードが設定
されていないような機関においては、ベース空燃比がリ
ーン側に補正されすぎていて、非同期噴射やＦＴＣが作
動しない運転状態になった場合に、空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦによるフィードバック制御では空燃比
を十分に補正しきれず、空燃比のリーン状態が継続し、
そのためｉ関がラフアイドルに至り、最悪の場合エンジ
ンストールに陥るという問題があった。

またベース空燃比にガードが設定されている機関におい
ては、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦによるフィ
ードバック制御により十分補正可能であるが、リッチ補
正時にリーンモニタ実行条件に入り、空燃比のフィード
バック制御が中止されオーブンループ制御になると、ベ
ース空燃比はリーン状態のままであるため、機関がラフ
アイドルに至りＲ悪の場合にはエンジンストールに陥る
という問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、非同期噴射やＦＴＣが作動した場
合、ある期間空燃比学習制御を中止させ、異常学習に起
因する内燃機関の不調を防止するようにした空燃比学習
制御装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明は
、機関負荷によって定まる基本燃料噴射時間を排ガス中
の残菌酸￥：ｉ１１度を検出する。２センサの出力信号
に基づいて得られる空燃比フィードバック補正係数で補
正して混合気の空燃比を理論空燃比近傍に制御するフィ
ードバック制御手段と、空燃比フィードバック補正係数
が所定値内におさまるように学習制御する学習制御手段
と、過渡運転時に燃料増量を行なう燃料増聞手段とを有
する内燃機関において、前記燃料増番手段が作動してか
ら所定期間経過するまでは前記学習制御を禁止する学習
制御禁止手段を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃
比学習制御装置を提供する。

作　　　用 非同期噴射やＦＴＣが作動してから所定期間経過するま
では、学習制御禁止手段により空燃比フィードバック補
正係数を所定値内におさめるためにベース空燃比を補正
する学習制御を禁止する。

これにより、非同期噴射やＦＴＣ等の燃料増８手段が連
続して作動したような場合に、異常学習によってベース
空燃比がオーバリーンになることが防止され、非同期噴
射やＦＴＣ等の燃料増量ｆ：段が作動しないような運転
状態になった場合に、機関のラフアイドルあるいはエン
ジンストール等を有効に防止することができる。

学習禁止期間は、例えば空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦのスキップ数、時間あるいはクランク角によって
規定することができる。

実　　施　　例 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
ることにする。

第２図は本発明が適用される内燃機関及びその周辺装置
の一実施例をあられしている。

図中、１は機関本体、２はピストン、３はシリンダー、
４は点火プラグ、５は吸気バルブ、６は排気バルブ、７
は排気マニホールド、８は排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素センサ、９は機関冷却水温を検出する水温セン
サである。

吸気系統においては、図中、１１はエアクリーナ、１２
は吸入空気母を測定するエア７０メータ、１４は吸気通
路１３に介装されるスロットルバルブ、１５はスロット
ルバルブ１４をバイパスするバイパス吸気通路、１６は
バイパス吸気通路１５に介装され制御回路２０からの指
令により所定のデユーティ比のパルス信号によりその開
度を制御されるアイドルスピードコントロールバルブ（
ＩＳＣＶ）、１７はスロットルバルブ１４の開度に応じ
た信号を出力するスロットルポジションセンナ、１８は
吸気マニホールド、１９は燃料噴射弁、２１は吸入空気
の温度を検出する吸気温センサである。

点火系統においては、図中、２３は点火コイルの二次側
から点火に必要な高電圧を出力するイグナイタ、２４は
図示しないクランクシャフトに連動じイグナイタ２３で
発生した高電圧を各気筒の点火プラグ４に分配供給する
ディストリビュータ、２５はディストリビュータ２４の
１回転（クランクシャツ８２回転）につき２４回のパル
ス信号を出力する回転角センサ、２６はディストリビュ
ータ２４の１回転につき１回のパルス信号を出力する気
筒判別センナである。なお、制御回路２０は、マイクロ
コンピュータからなり、各種センサからの信号を入力す
ると共にこれらの入力信号に基づいて所定の演算・制御
を行なうことにより各種アクチュエータに所定の信号を
出力するようにしている。

次に第３図は制御回路２０の具体的な構成部分を示して
いる。

中央処理ユニット＜ＣＰｔＪ）３０は各センサから出力
されるデータを制御プログラムに従って入力・演算する
と共に燃料噴射弁１９・イグナイタ２３等の各種アクチ
ュエータを制御するための処理を行なうようになってお
り、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３１は前記制御プロ
グラム・点火時期演算マツプ等のデータを格納する記憶
装置であり、ランダムアクセスメーモリ（ＲＡＭ）３２
は各センサから出力されるデータや演算制御に必要なデ
ータを一時的に読み書きする記憶装置であり、バックア
ップランダムアクセスメモリ（バックアップＲＡＭ）３
３は図示しないイグニッションスイッチがオフになって
も機関駆動に必要なデータ等がバッテリー電源によりバ
ックアップされる記憶装置である。

また入力部３４は酸素センサ８・水温センサ９・吸気温
センサ２１等の各センサの出力信号を図示しない波形整
形回路により波形整形し、この信号を図示しないマルチ
プレクサによりＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３０の指示に従い
所定の時期にＣＰＵ３０及びＲＡＭ３２あるいは３３に
出力するようにしている。入力部３４では、各センサか
らの出力信号がアナログ信号であればこれをマルチプレ
クサに内蔵されたＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変
換するようになっている。入出力部３５は、回転角セン
サ２５・気筒判別センサ２６等の出力信号を波形整形回
路により波形整形し、この信号を入力ボートを介してＲ
ＡＭ３２等に書き込むようになっている。また入出力部
３５は、ＣＰＵ３０の指令により出力ボートを介して駆
動する駆動回路により燃料噴射弁１９・イグナイタ２３
・ｌ５ＣＶ１６等を所定のタイミングで駆動するように
なっている。パスライン３６は、ＩｙＩ記ＣＰＵ３０・
ＲＯＭ３１等の各素子及び入力部３４・入出力部３５を
結び各種データを送るものである。

制御回路２０は各センサから入力される検出データに基
づいて運転条件に応じた燃料噴ＤＡｆｆｉ・点火時期等
を演算すると共に、アイドル運転時には、運転状態に応
じて予め設定されている目標回転数に機関回転数を一致
させるようにｌ５ＣＶ１６に出力する開弁パルスデュー
ティ比を演算し、この演算信号をｌ５ＣＶ１６に出力す
ることによりアイドル回転数を目標回転数に制御するよ
うにしている。

燃料噴射量ＴＡＵの演算は、 ＴＡＵ−ｋＸＱ／ＮＸ（ＺＸＦＡＦ＋βの式に基づいて
行なわれる。ここでｋは定数、Ｑは吸入空気励、ＮＧ、
ｔｌ関回転数、αは機関の冷却水温・吸気温等の補正係
数、ＦＡＦは酸素センサの出力信号に基づいて定まる空
燃比フィードバック補正係数、βはその他の補正係数で
ある。

以下本発明の空燃比学習制御装置の一実施例の作用を第
４図及び第５図に示す）Ｌｌ−チャートに基づいて説明
することにする。

第４図のフローチャートは、非同期噴射あるいはＦＴＣ
（過渡時空燃比補正係数）が作動したかどうかを確認す
るフローチャートであり、まずステップ１０１におて、
非同期噴射を実行したか否か判断し、非同期噴射を実行
した場合には、ステップ１０３に進んでＦΔＦスキップ
カウンタＣＦＡＦをリセットする。ステップ１０１にお
いて非同期噴射を実行していないと判断された場合には
、ステップ１０２に進んでＦＴＣが作動したか否か判断
する。ＦＴＣが作動した場合にはステップ１０３に進ん
でＦＡＦスキップカウンタＣＦＡＦをリセットする。す
なわち本処理ルーチンにおいては、非同期噴射あるいは
ＦＴＣのどちらか一方でも作動したら、ＦＡＦスキップ
カウンタＣＦＡＦをリセットする。一方、非同期噴射及
びＦＴＣのいずれもが作動しない場合には、ＦＡＦスキ
ップカウンタＣＦＡＦをリセットすることなく本ル−チ
ンを終了する。

次に第５図のフローチャートを参照すると、このフロー
チャートはある条件下で学習制御を禁止することにより
空燃比を制御する処理ルーチンであり、まずステップ２
０１において、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの
スキップがあったか否か判断する。空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦは、本実施例においても公知のように
積分定数とスキップにより変化するものを採用しており
、ステップ２０１において空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦのスキップがあったと判断された場合には、ス
テップ２０２に進んで空燃比フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦのスキップカウンタＣＦＡＦを一つだけインクリメ
ントする。次いでステップ２０３に進んで、ＦＡＦのス
キップカウンタＣＦＡＦが所定値Ａ（例えば６）より大
きいか否か判断し、所定値以下の場合には、ステップ２
０４に進んで空燃比フィードバック係数ＦＡＦを所定値
内におさめるためのベース空燃比の学習制御を禁止する
。二方ステップ２０３においてＦＡＦのスキップカウン
タＣＦＡＦが所定値Ａよりも大きくなった場合には、ス
テップ２０５に進んで学習禁止の解除を行ない、ベース
空燃比の学習制御を再開する。

このように、本実施例においては、非同期噴射あるいは
ＦＴＣが作動してから一定期間、ベース空燃比の学習制
御を禁止するようにしているので、非同期噴射あるいは
ＦＴＣの作動が頻繁に繰返された場合に、これに基づく
誤学習を防止することができ、ベース空燃比を極端にオ
ーバリーン側に学習制御することがないため、内燃機関
のラフアイドルあるいはエンジンストール等を有効に防
止することができる。さらに、誤学習を有効に防止でき
るので、リーンモニタ実行条件に入りがたく、リーンモ
ニタ作動によるラフアイドル等のエンジンのトラブルを
防止できる。

なお学習制御方法については、特開昭５９−２０６６３
７号に開示されているような公知の学習制御方法と同一
であるので、本明細勾においてはその説明を省略するこ
とにする。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、非同期噴射やＦＴＣ等の
燃料増聞手段が作動してからある一定期間、ベース空燃
比の学習制御を禁止するようにしたので、非同期噴射や
ＦＴＣ等の燃料増量手段の作動が頻繁に繰返された場合
に、学習制御によりベース空燃比がオーバリーンに補正
されるのが防止され、そのため燃料増聞手段が作動され
ないような運転状態になった場合に、空燃比のオーバリ
ーンに基づく内燃機関のラフアイドルあるいはエンジン
ストール等を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第２図
は本発明の空燃比学習制御装置を搭載した内燃機関のシ
ステム概略構成図、 第３図は制御回路をマイクロコンピュータで構成した一
例を示すブロック図、 第４図及び第５図は本発明実施例の作用を示すフローチ
ャート、 第６図は空燃比信号と空燃比フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦとの関係を示す線図である。 １・・・機関本体、　　　　２・・・ピストン、３・・
・シリンダ、　　　　４・・・点火プラグ、８・・・酸
素センサ、　　　９・・・水温センサ、１３・・・吸気
通路、　　１４・・・スロットルバルブ、１９・・・燃
料噴射弁、　　２０・・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関負荷によつて定まる基本燃料噴射時間を排ガス中の
   残留酸素濃度を検出するＯ＿２センサの出力信号に基づ
   いて得られる空燃比フィードバック補正係数で補正して
   混合気の空燃比を理論空燃比近傍に制御するフィードバ
   ック制御手段と、空燃比フィードバック補正係数が所定
   値内におさまるように学習制御する学習制御手段と、過
   渡運転時に燃料増量を行なう燃料増量手段とを有する内
   燃機関において、 前記燃料増量手段が作動してから所定期間経過するまで
   は前記学習制御を禁止する学習制御禁止手段を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比学習制御装置。