JPS61185631A - エンジンの制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

近年、車両用エンジンにおいては、燃費改善や排気ガス
対策の観点等から、排気系に空燃比センサを設けて排気
ガス中の酸素濃度等の特定成分の濃度を検出し、該セン
サ出力に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御
することが行なわれている。その１例として、従来、設
定空燃比９例えば理論空燃比で出力が反転するタイプの
空燃比センサを用い、エンジンの特定運転域においては
センサ出力に基づいて混合気を設定空燃比にフィードバ
ック制御する一方、エンジンの特定運転域以外において
は吸入空気量に応じて予め設定された燃料を供給して混
合気を所定空燃比９例えばリーンあるいはリッチ空燃比
に制御するようにしたものがある。

しかるに最近、燃料供給装置として広く使用されている
燃料噴射弁では、その機構上、燃料噴射パルスに対する
燃料噴射量の特性が要求特性である線形特性とはならな
いことから、エンジンの特定運転域以外において単に吸
入空気量に応じた燃料噴射パルスを燃料噴射弁に加えて
燃料噴射を行なわせるようにすると、実際にエンジンに
供給される混合気の空燃比が上記所定空燃比からずれて
しまうという問題がある。

そしてこのような問題を解決する方法としては、従来、
例えば実開昭５９−４９７３９号公報に示されるように
、予め所定空燃比が得られるような補正燃料噴射パルス
を求めて記憶しておき、吸入空気量に応じて補正燃料噴
射パルスを読み取ってこれに応じて燃料噴射を行なわせ
るという方法がある。しかるにこの方法では、上述の空
燃比センサが設定空燃比のみを検出するタイプのもので
あり、上記補正燃料噴射パルスでもって要求燃料噴射量
が得られるか否かを検出できないことから、燃料噴射弁
の個体差や経年変化に起因して補正燃料噴射パルスに誤
差が生じ、良好な空燃比制御精度が得られないことがあ
る。

またエンジンの空燃比制御方法として、従来より、例え
ば特開昭５５−９６３３９号公報に示されるように、空
燃比センサ出力に基づいて混合気の空燃比をフィードバ
ック制御し、その時の補正値を学習記憶しておき、再度
この運転状態になった時にはまず学習記憶しておいた補
正値でもって燃料供給量を制御した後、混合気の空燃比
をフィードバンク制御し、もって過渡運転時における空
燃比変動を低減するという方法が知られている。

そして上述のエンジンの制御装置においても、上記空燃
比制御方法の考え方を採用し、エンジンの特定運転域以
外における補正燃料噴射パルスを特定運転域におけるフ
ィードバック制御の補正値を反映して補正してやること
が考えられる。この方法では、フィードバック制御の補
正値から燃料噴射パルス・燃料噴射量の要求特性と実際
の特性とのずれ状態を判別できることから、燃料噴射弁
特性の個体差や経年変化に対しては対処できるものであ
るが、フィードバック制御の補正値が学習される運転状
態とこれが使用される運転状態とが大きく異なる場合が
あり、かかる場合には依然として満足しうるような空燃
比制御精度を確保できないおそれがある。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる問題点に鑑み、空燃比制御精度を向
上できるエンジンの制御装置を提供せんとするものであ
る。

〔発明の構成〕

そして上述のようなエンジンの制御装置において、空燃
比制御精度を向上する方法としては、特定運転域以外に
おいても空燃比のフィードバンク制御を所定時間行ない
、そのとき求めたフィードバンク制御における補正値を
基に所定時間経過後燃料噴射量を制御すればよいと考え
られる。

しかるにこの場合、特定運転域以外におけるフィードバ
ック制御時には実際の空燃比が本来の要求空燃比からず
れてしまい、例えば高負荷運転時等のエンリッチ領域に
おいて実際の空燃比が要求空燃比からリーン側にずれる
と、ノンキングが発生するおそれがある。

そこでこの発明は、エンジンの特定運転域で空燃比のフ
ィードバック制御を行なうとともに、特定運転域以外で
は吸入空気量に応じて予め設定された燃料を供給するよ
うにしたエンジンの制御装置において、上記特定運転域
以外においても空燃比のフィードバック制御を所定時間
行ない、これにより求められた補正値を基に所定時間経
過後空燃比を制御するようにし、その際特定運転域以外
におけるフィードバック制御時には燃焼状態を支配する
各種因子を補正するようにしたものである。

即ち、この発明は、第１図の機能ブロック図に示される
ように、空燃比検出手段２５でエンジンに供給される混
合気の設定空燃比を検出し、運転状態設定手段２６でエ
ンジンの運転状態を、空燃比検出手段２５により検出で
きる空燃比で運転すべき第１の運転状態と、第１の運転
状態における空燃比とは異なる空燃比で運転すべき第２
の運転状態とに設定し、空燃比調整手段２７で運転状態
設定手段２６の出力を受け第１の運転状態時空燃比検出
手段２５の出力に基づいて予め設定された空燃比とすべ
く燃料もしくは空気の少なくとも一方を補正する一方、
記憶手段２８が運転状態設定手段２６の出力を受け第２
の運転状態時所定時間空燃比調整手段２７を制御して空
燃比検出手段２５の出力に基づいて第１の運転状態時と
同一の空燃比とすべく燃料もしくは空気の少なくとも一
方を補正せしめて該補正値を記憶し、学習制御手段２９
が第２の運転状態時で所定時間経過後は記憶手段２８に
記憶された補正値に基づいて空燃比を第２の運転状態に
対応した空燃比に制御するようにし、その際上記第２の
運転状態時で所定時間の間は補正手段３０が燃料及び空
気以外でエンジンの燃焼状態を支配する各種因子を補正
するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図ないし第６図は本発明の一実施例によるエンジン
の制御装置を示す。第２図及び第３図において、■はエ
ンジンで、該エンジン１の吸気通路２の途中にはスロッ
トル弁３が配設され、スロットル弁３下流側の吸気通路
２には燃料噴射弁４が設けられている。このエンジン１
の吸気通路２と排気通路５との間にはＥＧＲ装置６が設
けられている。このＥＧＲ装置６において、ＥＧＲ通路
７の一端は排気通路５に、他端は吸気通路２に接続され
、咳ＥＧＲ通路７の途中にはＥＧＲ弁８が介設され、該
ＥＧＲ弁８にはそれを駆動するアクチュエータ９が設け
られている。またエンジン１には燃焼室１０に対面して
点火プラグ１１が取付けられている。

また図中、１２はスロットル弁３の開度を検出するスロ
ットル開度センサ、１３はスロソ］−ル下流の吸気負圧
を検出する負圧センサ、１４はクランクシャフトの回転
角を検出するクランク角センサ、Ｉ５は排気ガス中の酸
素濃度から混合気の設定空燃比を検出する０２センサ、
１６はエンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、１
７はクランク角センサ１４の出力からエンジン回転数を
演算するクランク角・回転数変換回路、１８はスロット
ル開度センサ１２．負圧センサ１．３，０２センサ１５
及び水温センサ１６の各出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換器、１９はＣＰＵ２０．ＲＡＭ２１及びＲＯＭ２２に
よって構成され、燃料噴射量１点火時期及びＥＧＲ量の
制御を行なうコントロールユニｙ　ｌ〜で、上記ＲＡＭ
２１には入力情報やＣＰＵ２０の演算結果が格納され、
父上記ＲＯＭ２２には第４図ないし第６図に示すＣＰＵ
２０の演算処理のプログラム等が格納されている。

そして上記ＣＰＵ２０は、エンジン回転数及び吸入空気
量に応じて基本燃料噴射量を求め、エンジンのフィード
バック制御領域においては基本燃料噴射量を０２センサ
１５の出力に応じてフィードバック補正して実際燃料噴
射量を求め、燃料噴射弁４に上記実際噴射量の燃料を噴
射供給させることにより混合気の空燃比を設定空燃比に
フィードバック制御し、又エンジンの非フィードバンク
制御領域であるエンリッチ領域においては該領域運転時
所定時間上記基本燃料噴射量を０２センサ出力に応じて
フィードバンク補正することにより混合気の空燃比を設
定空燃比にフィードハック制御し、その時の補正値でも
ってパルス幅特性テーブルの学習値を書き換え、その後
上記基本燃料噴射量を上記学習値及び燃料増量補正値で
もって補正して実際燃料噴射量を求め、燃料噴射弁４に
上記実際噴射量の燃料を噴射供給させることにより混合
気の空燃比を所定空燃比に制御するものである。

また上記ＣＰＵ２０は、エンジン回転数と吸入空気量と
に応じて基本点火時期を求め、通常はこの基本点火時期
でもって点火プラグ１１に点火を行なわせ、上記エンリ
ッチ領域での所定時間の間は基本点火時期を所定量遅角
させるとともに、ＥＧＲ弁８のアクチュエータ９に制御
信号を加えてＥＧＲの導入を行なわせるものである。

なお以上のよう構成において、上記点火プラグ１１、Ｅ
ＧＲ装冒６及びＣＰＵ２０が第１図に示す補正手段３０
となっており、又上記ＣＰＵ２０及びＲＡＭ２１が第１
図に示す記憶手段２８となっており、父上記ＣＰＵ２０
が第１図に示す運転状態設定手段２６．空燃比調整手段
２７及び学習制御手段２９の機能を実現するものとなっ
ている。

次に第４図ないし第７図を用いて動作について説明する
。ここで、第４図はＣＰＵ２０のバックグラウンドルー
チンのフローチャートを、第５図（ａｌ　（ｂｌは各々
ＣＰＵ２０の第１．第２のインターラブドルーチンのフ
ローチャートを、第６図は噴射弁特性の学習値演算ステ
ップ、４４のより詳細なフローチャートを、第７図はＣ
ＰＵ２０の動作を説明するための燃料噴射量・パルス幅
特性を示し、第７図において、破線ａは学習前の特性、
実線すは学習後の特性、Ｚ、１〜Ｚ６は学習領域である
。

エンジンが始動すると、ＣＰＵ２０はまず学習要求フラ
グを“１”に設定した後（ステップ３１）、入力データ
であるエンジン回転数、吸気負圧、スロットル開度、冷
却水温度及び０２センサ出力を読み込み（ステップ３２
）、エンジン回転数と吸入空気量のパラメータである吸
気負圧とに応じて基本点火時期及び基本燃料噴射量を計
算しくステップ３３．３４）、次に噴射弁特性の学習条
件が成立したか否かを判定する（ステップ３５）。ここ
で噴射弁特性の学習条件とは、エンジンの運転領域が所
定冷却水温度以上のフィードバック制御領域あるいは所
定冷却水温度以上のエンリッチ領域であることをいう。

またフィードバック制御領域とは、エンジンが過渡状態
、エンリッチ領域。

始動時でないことをいい、又エンリッチ領域はエンジン
回転数とスロットル開度とによって決定されるものであ
る。

そしてまずエンジンが始動時あるいは冷却水温度が所定
値以下である場合には、ＣＰＵ２０は上述のステップ３
５でＮＯと判定してエンリッチ領域の判定ステップ３６
．フィードバンク制御領域の判定ステップ３７及び冷却
水温度の判定ステップ３８を経た後、上述の基本燃料噴
射量から燃料噴射パルスのパルス幅を求めて（ステップ
３９）、上述のステップ３２に戻り、上述のステップ３
２〜３９の処理を繰り返すこととなる。

次にエンジンが所定冷却水温度以上のフィードバンク制
御領域になると、ＣＰＵ２０は学習要求フラグが“ｌ”
か否かを判定しくステップ４０）、学習が完了するまで
は学習要求フラグは“１”であることから、ステップ４
０でＹＥＳと判定し、次にエンリッチ領域か否かを判定
した後（ステップ４１）、上記基本燃料噴射量を０２セ
ンサ１５の出力に基づいて従来公知の方法によってフィ
ードバック補正しくステップ４２）、この補正後の燃料
噴射量から燃料噴射パルスのパルス幅を求めるとともに
（ステップ４３）、噴射弁特性の学習値を演算しくステ
ップ４４）、全ての学習領域２１〜Ｚ６について学習が
完了したか否かを判定した後（ステップ４５）、上述の
ステップ３２に戻り、こうして燃料噴射量のフィードバ
ック補正と噴射弁特性の学習値の演算とが行なわれるこ
とと　。

なる。

またエンジンが所定冷却水温度以上のエンリッチ領域に
なると、ＣＰＵ２０は上述のステップ３２〜３５，４０
．４１の経路を進み、ステップ４１でＹＥＳと判定して
ＥＧＲＧａＯ２クチュエータ９に制御信号を加えるとと
もに上記求めた基本点火時期を所定量だけ遅角させた後
（ステップ４６）、上述のステップ４２〜４５の経路を
進み、こうして燃料噴射量のフィードバック補正を行な
うとともに、噴射弁特性の学習値の演算を行ない、又そ
の際ＥＧＲの導入と点火時期の補正とを行なうこととな
る。

このようにして燃料噴射弁のフィードバック制御と噴射
弁特性の学習値の演算とが行なわれ、全ての学習領域２
１〜Ｚ６について学習が完了すると、ＣＰＵ２０は上述
のステップ４５でＹＥＳと判定して学習要求フラグをク
リアして（ステップ４７）、上述のステップ３２に戻り
、以後エンジンがフィードバック制御領域にある場合に
はステツブ３２〜３８，４８．３９の経路を進んで、上
述の噴射弁特性の学習値と０２センサ出力に基づいて燃
料噴射量のフィードバック補正を行ない（ステップ４８
）、又エンジンがエンリッチ領域にある場合にはステッ
プ３２〜３６，４９，３７゜３９の経路を進み、エンリ
ッチ領域におけるフィードバック制御によって求めた上
述の噴射弁特性の学習値とエンリッチ補正係数とに基づ
いて燃料噴射量のエンリッチ補正を行なうこととなる（
ステップ４９）。

また上述のバックグラウンドルーチンの処理を実行して
いる際に、所定のタイミング、例えばエンジンのクラン
ク角がＴＤＣになると、ＣＰＵは第５図（ａ）に示す第
１のインターラブドルーチンの処理を実行し、バックグ
ラウンドルーチンで求めたパルス幅を噴射弁駆動系のタ
イマ（図示せず）にセットした後（ステップ５０）、バ
ックグラウンドルーチンの処理に戻り、これにより燃料
噴射弁４には上記パルス幅の燃料噴射パルスが加えられ
てエンジンには運転状態に応じた量の燃料が噴射供給さ
れ（第７図の破線す、実線ａ参照）、混合気の空燃比は
学習完了前には０２センサ１５で検出できる空燃比に制
御され、学習完了後はフィードバック制御領域では０２
センサ１５で検出できる空燃比に、エンリッチ領域では
所定の空燃比に制御されることとなる。またエンジンの
クランク角がＢＴＤＣ６０°になると、ＣＰＵは第５図
（ｂｌに示す第２のインターラブドルーチンの処理を実
行し、バックグラウンドルーチンで求めた点火時期を点
火制御系のタイマ（図示せず）にセントしたｔ＆（ステ
ップ５１）、バンクグラウンドルーチンの処理に戻り、
これにより点火プラグ１１は通常は運転状態に応じた点
火時期でもって点火を行ない、又エンリッチ領域におい
てフィードバック制御を行なっている際には運転状態に
応じた点火時期を所定量遅角させたタイミングでもって
点火を行なうこととなる。

次に上記噴射弁特性の学習値演算ステップ４４のより詳
細な処理を第６図を用いて説明する。学習値演算ステッ
プ４４になると、ＣＰＵ２０はまず基本燃料噴射量に応
じて学習領域７１〜Ｚ６を求めて同一学習領域か否かを
判定しくステップ５２）、学習領域が変動した場合は学
習カウンタＮに設定値ｎをセントするとともに学習用レ
ジスタＲｅｇをクリアして（ステップ５３）、ステップ
５４に進み、又学習領域が同一である場合には直接ステ
ップ５４に進んでそこでフィードバック補正係数の累計
を行なってそれを学習用レジスタＲｅｇに格納し、次に
学習カウンタＮのカウント値を１だけダウンカウントさ
せてそれが零か否かを判定しくステップ５５）、これが
零になると学習用カウンタＲｅｇの格納値であるフィー
ドバンク補正係数の累計を設定値ｎで割ってフィードバ
ック補正係数の平均値ＡＶＥを求め（ステップ５６）、
この学習領域２１〜Ｚ６に対応する噴射弁特性の学習値
をフィードバック補正係数の平均値ＡＶＥでもって書き
換え（ステップ５７）、学習を行なった領域２１〜Ｚ６
を記憶して（ステップ５８）、この学習値演算ステップ
４４の処理を終了することとなる。

以上のような本実施例の装置では、エンジンのエンリッ
チ領域においては該領域運転当初空燃比のフィードバッ
ク制御を行ない、その後その時の補正値でもって燃料噴
射量を補正するようにしたので、フィードバック制御領
域での補正値を用いる場合に比し、エンジンの運転状態
に対応したより正確な補正値を学習でき、その結果この
エンリッチ領域における空燃比制御精度を大幅に向上で
きる。

また本装置では、上記エンリッチ領域でのフィードバン
ク制御中はエンジンの点火時期を遅角するとともにＥＧ
Ｒを導入するようにしたので、混合気の空燃比を所定空
燃比とは異なる値に制御したことによるノンキングの発
生を抑制でき、エンジンの運転性を保証できる。

なお上記実施例では、燃料噴射量を調整して混合気の空
燃比を制御するようにしたが、これは吸入空気を調整し
てもよく、又燃料噴射量及び吸入空気の両方を調整する
ようにしてもよい。また燃料供給装置は燃料噴射弁では
なく、気化器であってもよい。さらにエンリッチ領域の
フィードパ。

り制御中における点火時期の制御及びＥＧＲの導入はい
ずれか−・方のみを行なうようにしてもよく、いずれに
しても燃焼制御因子を正規の値よりずらせるようにすれ
ばよいものである。

また上記実施例では、非フイードバツク制御領域がエン
リッチ領域の場合を説明したが、これはリーン制御領域
あるいはアイドル領域であってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、エンジンの特定運転域で
空燃比のフィードバック制御を行なうとともに、特定運
転域以外では吸入空気量に応じて予め設定された燃料を
供給するようにしたエンジンの制御装置において、上記
特定運転域以外においても空燃比のフィードバック制御
を行ない、これにより求められた補正値を基に所定時間
経過後空燃比を制御し、その際特定運転域以外における
フィードバンク制御時には燃焼状態を支配する各種因子
を補正するようにしたので、精度の高い補正値を得るこ
とができ、空燃比の制御性を向上でき、しかも学習中に
おける運転性の悪化を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図及
び第３図はともに本発明の一実施例によるエンジンの制
御装置の概略構成図、第４図は上記装置におけるＣＰＵ
２０のバックグラウンドルーチンのフローチャートを示
す図、第５図Ｔａ）Ｃｂ）はそれぞれ上記ＣＰＵ２０の
第１．第２のインターラブドルーチンのフローチャート
を示す図、第６図は上記バックグラウンドルーチンにお
ける学習値演算ステップ４４のより詳細なフローチャー
トを示す図、第７図は上記ＣＰＵ２０の動作を説明する
ための学習前及び後の噴射量・パルス幅特性を示す図で
ある。 ２５・・・空燃比検出手段、２６・・・運転状態設定手
段、２７・・・空燃比調整手段、２８・・・記憶手段、
２９・・・学習制御手段、３０・・・補正手段、１・・
・エンジン、６・・・ＥＧＲ装置、１１・・・点火プラ
グ、１５・・・○２センサ、２０・・・ＣＰＵ、２１・
・・ＲＡＭ。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社代理人　　　弁
理士　　早　瀬　憲　−第１図 フら 第５図　　　　　　貴 第７図 横引１− １６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに供給される混合気の所定空燃比を検出
   する空燃比検出手段と、エンジンの運転状態を上記空燃
   比検出手段により検出できる空燃比で運転すべき第１の
   運転状態と該第１の運転状態における空燃比とは異なる
   空燃比で運転すべき第２の運転状態とに設定する運転状
   態設定手段と、該運転状態設定手段の出力を受けエンジ
   ンの第１の運転状態時上記空燃比検出手段の出力に基づ
   いて予め設定された空燃比とすべく燃料もしくは空気の
   少なくとも一方を補正する空燃比調整手段と、上記運転
   状態設定手段の出力を受けエンジンの第２の運転状態時
   所定時間上記空燃比調整手段を制御して上記空燃比検出
   手段の出力に基づいて第１の運転状態時と同一の空燃比
   とすべく燃料もしくは空燃比の少なくも一方を補正せし
   め該補正値を記憶する記憶手段と、上記第２の運転状態
   時で所定時間経過後は上記記憶手段に記憶された補正値
   に基づいて空燃比を第２の運転状態に対応した空燃比に
   制御する学習制御手段と、上記第２の運転状態時で上記
   所定時間の間燃料及び空気以外のエンジンの燃焼状態を
   支配する各種因子を補正する補正手段とを設けたことを
   特徴とするエンジンの制御装置。