エンジンの燃料噴射制御装置
【課題】エンジン回転数が急速にアイドリング領域に突入したときに、Ｏ２フィードバックによる補正値更新処理の遅れで空燃比がオーバーリッチ傾向になるのを防止する。
【解決手段】補正量決定部２５は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて、エンジンの空燃比が理論空燃比に収斂するように、燃料の基本噴射時間を補正する補正量ＫＯ２を決定する。補正部２６は、補正量ＫＯ２を使用して燃料噴射時間を算出する。補正量ＫＯ２は基準補正量に補正項を加減算して算出される。運転領域判定部２０は、エンジン回転数Ｎｅが、所定回転数未満のＡ領域（アイドリング領域）にあるか、所定回転数以上のＢ領域にあるかを判定する。補正量決定部２５が、エンジン回転数域がＢ領域からＡ領域へ移行後の所定時間、Ａ領域での補正項として、Ｂ領域での第２の補正項より大きい第１の補正項を使用して補正量ＫＯ２を算出する。
【解決手段】補正量決定部２５は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて、エンジンの空燃比が理論空燃比に収斂するように、燃料の基本噴射時間を補正する補正量ＫＯ２を決定する。補正部２６は、補正量ＫＯ２を使用して燃料噴射時間を算出する。補正量ＫＯ２は基準補正量に補正項を加減算して算出される。運転領域判定部２０は、エンジン回転数Ｎｅが、所定回転数未満のＡ領域（アイドリング領域）にあるか、所定回転数以上のＢ領域にあるかを判定する。補正量決定部２５が、エンジン回転数域がＢ領域からＡ領域へ移行後の所定時間、Ａ領域での補正項として、Ｂ領域での第２の補正項より大きい第１の補正項を使用して補正量ＫＯ２を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関するものであり、特に、排気ガス中の酸素濃度に基づいて吸入混合気を理論空燃比に収斂させるフィードバック制御を含むエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃費や排気ガス成分の規制（エミッション規制）の観点から、排気系に設けた酸素センサによって排気中の酸素濃度を検出し、この検出値に基づいて求められた補正量により吸入混合気を適正な空燃比つまり理論空燃比に収斂させるフィードバック制御が行われている。一般に、このようなフィードバック制御は、エンジンの吸気負圧とエンジン回転数とによって燃料噴射量を決定するアイドル回転数付近、つまり低回転数領域で行われる。例えば、特許文献１に、酸素濃度センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置において、減速時には、エンジン回転数が所定値に低下するまでフィードバック制御を禁止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−８１５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンの減速時には、燃料噴射量を少なくするように補正量を小さくする制御が行われるが、走行中に急減速を行ってアイドル回転数付近に突入する時等には、エンジン回転数の急激な低下に対して補正量を小さくするフィードバック制御による処理が追従できず、空燃比がオーバーリッチ状態になりやすい。
【０００５】
また、上述のような急減速時には、エンジンの燃焼時に発生したカーボンの影響で、吸気バルブの全閉時に生ずる隙間により、燃焼室から吸気管内に混合気が吹き戻されることもあり、この現象が前記アイドル回転数付近への突入と重なった場合には、より一層、空燃比がオーバーリッチ状態となる条件が作られやすい。
【０００６】
特許文献１に記載された空燃比制御装置では、減速時は、エンジン回転数が所定値に低下するまでフィードバック制御を禁止し、エンジン回転数が所定値以下に低下してからフィードバック制御を行うようにしているので、フィードバック制御開始時にエンジンが急減速中である場合には、エンジン回転数の急激な低下に対してフィードバック制御の処理が追いつかず、空燃比がリッチ状態になりやすい。さらに、前述のようにカーボンによるバルブ隙間が生じた場合には、オーバーリッチを招く可能性がより一層高くなるため、適切なフィードバック制御を行うことのできる領域が少なくなるという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題に対して、エンジン回転数の急激な低下に対してフィードバック制御の追従性を向上させて適切なフィードバック制御を行うことができる領域を広げながら、前述のようにカーボンの影響が生じても空燃比がオーバーリッチになるのを防止することができるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて、エンジンの空燃比が理論空燃比に収斂するようにエンジンへ供給される燃料の噴射量を決定する基本噴射時間の補正量を決定する補正量決定手段と、該補正量と基本噴射時間とを使用してエンジンに対する燃料噴射時間を算出する燃料噴射量算出手段とを有し、前記補正量が、基準補正量に補正項を加減算して算出されるエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジン回転数が、所定回転数未満の第１領域にあるか、前記所定回転数以上の第２領域にあるかを判定する運転領域判定手段を具備し、前記補正量決定手段が、エンジン回転数域が前記第２領域から前記第１領域へ移行後の所定時間、前記第１領域での補正項として、前記第２領域での第２の補正項より大きい第１の補正項を使用して前記補正量を算出するように構成されている点に第１の特徴がある。また、本発明は、前記運転領域判定手段で使用されるエンジンの所定回転数が、エンジンのアイドル運転域か否かを判定するための値である点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、本発明は、エンジン始動後の所定時間は、エンジン回転数が前記第１領域および第２領域のいずれにあるかに拘わらず、前記補正項として固定値を使用して前記補正量を算出する点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、本発明は、エンジン回転数域が、前記第２領域から前記第１領域へ移行してから所定時間経過後、前記補正項を、第１の補正項から第２の補正項へ切り替える点に第４の特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行った後、エンジン回転数が前記第２領域になるまで補正項として第２の補正項を維持する点に第５の特徴がある。
【００１２】
また、本発明は、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を漸減して前記第２の補正項へ収斂させていく点に第６の特徴がある。
【００１３】
また、本発明は、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を所定量ずつ段階的に漸減して前記第２の補正項へ収斂させていく点に第７の特徴がある。
【００１４】
さらに、本発明は、前記エンジンの吸気負圧の最新値と、１行程前の負圧値との偏差量を算出する偏差算出手段をさらに備え、前記基本噴射時間が、エンジン回転数と吸気負圧との関数として決定されるとともに、前記偏差算出手段で算出された偏差量が所定の偏差量よりも大きいときに、前記第１領域において前記第２補正量より大きい前記第１補正量を使用して前記補正量を算出する点に第８の特徴がある。
【発明の効果】
【００１５】
第１の特徴を有する本発明によれば、エンジン回転数が低い第１領域では、エンジン回転数が高い第２領域で使用されるものよりも大きい補正項が使用されて補正量が算出されるので、１回のフィードバック制御において基本噴射時間つまり基本噴射量が補正される量（フィードバック量）を大きくできる。したがって、例えば、エンジンが急減速されて第１領域に突入した場合に、フィードバック補正量の変化を大きくすることによって短時間で空燃比を理論空燃比（目標とする空燃比）に追従させることができ、フィードバック制御を行うことができる領域を広げることができるとともに、前述のようにカーボンの影響が生じた場合であっても、オーバーリッチを防止して燃費やエミッションの改善を図ることができる。さらに、補正項を大きくしている時間を制限しているので、大きい補正項を使用し続けることによる大きいフィードバック量によってエンジン回転数が変動するのを防止することもできる。また、第２の特徴を有する本発明によれば、上記効果が、第１領域が、特にオーバーリッチになりやすく注意を要するアイドル運転域に設定される場合に顕著となる。
【００１６】
第３の特徴を有する本発明によれば、エンジン始動後所定時間の間は、大きい補正項を使用する処理が行われないので、エンジン始動直後にエンジン回転数が変動するのを防止することができ、始動性を向上させることができる。
【００１７】
第４の特徴を有する本発明によれば、所定時間経過後は第１の補正項より小さい第２の補正項を使用するので、大きいフィードバック量によってエンジン回転数が変動するのを防止することができる。
【００１８】
第５の特徴を有する本発明によれば、第１領域で第１の補正項から第２の補正項に切り替わった後、エンジン回転数が高い第２領域になるまでその小さい第２補正項を維持するので、所定時間経過後に使用される補正項によってエンジン回転数を安定化させて、エンジン回転数の変動が大きくなるのを回避することができる。
【００１９】
第６の特徴を有する本発明によれば、補正項の急激な切り替えに伴うエンジンのショックを減らすことができるので、エンジン回転数の変動を抑制することができる。
【００２０】
第７の特徴を有する本発明によれば、第１の補正項から第２の補正項への切り替え時に、漸次段階的に目標となる第２補正項へ精度良く補正項を小さくしていくことができる。
【００２１】
第８の特徴を有する本発明によれば、エンジン回転数による判断に加え、吸気負圧も判断して補正項の切り替えを行うようにしたので、例えば、燃焼に伴って発生するカーボンが吸気バルブに噛み込んだ時等、吸気負圧が低下して、吸気負圧の関数として決定される基本噴射時間が長くなることによるオーバーリッチを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の機能を示すブロック図である。
【図２】補正量決定部に予め設定されている補正項の一例を示す図である。
【図３】補正項とエンジン回転数によって区分される領域との関係を示す概念図である。
【図４】Ｏ２センサの出力の変化と選択される補正項との対応を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる制御の概要を示す減速時のタイミングチャートである。
【図６】Ｏ２フィードバック制御に係るフローチャートである。
【図７】フィードバック制御開始判定のフローチャートである。
【図８】補正項設定の処理を示すフローチャートである。
【図９】補正項の段階的な戻しの概念図である。
【図１０】図５の要部拡大図である。
【図１１】、吸気バルブへのカーボンの付着による吸気負圧ＰＢの異常検出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置のシステム構成を示すブロック図であり、特に、低回転領域であるアイドル回転領域での制御に係る構成を示す図である。同図において、燃料噴射制御装置１は、自動二輪車等の駆動源である内燃機関つまりエンジンに設けられる。燃料噴射制御装置１は、燃料噴射量決定部として機能する制御部２と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ（以下、「Ｎｅセンサ」という）３と、エンジンの排気系に設けられ、酸素濃度検出手段としての機能を果たす酸素濃度センサ（以下、「Ｏ２センサ」という）４と、エンジンの吸気負圧ＰＢを検出する負圧センサ（以下、「ＰＢセンサ」という）５とを備える。制御部２で決定された燃料噴射量（つまり燃料噴射量を表す燃料噴射時間の指示）は噴射弁駆動部６に入力され、噴射弁駆動部６は、入力された燃料噴射時間の指示に従って燃料噴射弁７を駆動する。
【００２４】
Ｎｅセンサ３、Ｏ２センサ４、およびＰＢセンサ５はいずれも周知の構成を有するものであり、エンジンへの取り付け位置も、周知の位置であればよいので、形状の図示および構成の詳細な説明は省略する。
【００２５】
制御部２は、運転領域判定部２０、基本噴射時間算出部２１、基本噴射時間補正部２２、およびＰＢ−Ｎｅ制御マップ２３を備える。さらに、基本噴射時間補正部２２は、空燃比判定部２４、補正量決定部２５、および補正部２６を含む。制御部２の各部の機能は、マイクロコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムで実現することができる。
【００２６】
ＰＢ−Ｎｅ制御マップ２３は、Ｎｅセンサ３から入力されるエンジン回転数ＮｅとＰＢセンサ５から入力される吸気負圧ＰＢとによって基本噴射時間Ｔ０を出力するように、エンジン回転数Ｎｅと吸気負圧ＰＢの関数としての基本噴射時間Ｔ０を記憶した記憶手段であり、マイクロコンピュータのメモリによって構成できる。
【００２７】
ＰＢ−Ｎｅ制御マップ２３は、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度とから判定される低回転領域において基本噴射時間Ｔ０を供給するために用いられるものである。エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度とから判定される中速以上の領域では、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度とに基づいて基本噴射時間Ｔ０を供給するＮｅ−ＴＨ制御マップが用いられる。中速以上の領域での制御は周知の手法で制御されるので、具体的な説明は省略する。
【００２８】
運転領域判定部２０は、Ｎｅセンサ３から入力されるエンジン回転数Ｎｅを、領域判定用の回転数値と比較してアイドル領域（以下「Ａ領域」という）であるかアイドル領域以外のその他領域（以下、「Ｂ領域」という）であるかを判定する。判定された運転領域は、Ａ領域かＢ領域かを示すデータとして補正量決定部２５に入力される。
【００２９】
空燃比判定部２４は、Ｏ２センサ４から入力される酸素濃度検知データに基づいて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比に対してリッチ（濃い）か、リーン（薄い）かを判定してリッチまたはリーンを示すデータを補正量決定部２５に入力する。
【００３０】
補正量決定部２５には、Ａ領域かＢ領域かに対応して、それぞれ、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側およびリーン側の一方から他方に反転した直後で使用される値と、それ以外の、リッチ側およびリーン側の一方内で変化している間に使用される値とからなる補正項（ＰＩ補正項）が設定されている。したがって、補正量決定部２５は、Ａ領域かＢ領域か否かを示すデータと、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側およびリーン側の一方から他方に反転した直後か、それ以外のタイミングかに従って選択された補正項を加減算して補正量ＫＯ２を決定する。補正量ＫＯ２は、「基準補正量（１．０）±補正項」として決定される。補正項は、リッチ側では負、リーン側では正の値である。
【００３１】
補正部２６は、基本噴射時間Ｔ０に補正量ＫＯ２を乗算して燃料噴射時間Ｔｉを算出し、噴射弁駆動部６に入力する。
【００３２】
図２は、補正量決定部２５に予め設定されている補正項の一例を示す図である。図２において、補正項は、空燃比Ａ／Ｆが反転した直後では、それ以外のタイミングと比べて大きい値が選択される。図２に示す例では、エンジン回転数Ｎｅが大きいＢ領域では、空燃比Ａ／Ｆの反転直後に使用される補正項（＋ＰＲおよび−ＰＬ）は、「０．０１」であり、それ以外のタイミングで使用される補正項（＋ＩＲおよび−ＩＬ）は「０．００１」である。
【００３３】
一方、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍ未満のＡ領域では、空燃比Ａ／Ｆの反転直後に使用される補正項（＋ＰＲおよび−ＰＬ）は、「０．１」であり、それ以外のタイミングで使用される補正項（＋ＩＲおよび−ＩＬ）は「０．０２」である。このように、Ａ領域においては、Ｂ領域に比べて、それぞれ１０倍および２０倍という極端に大きい値が選択される。つまり、エンジン回転数ＮｅがＡ領域にある場合には、予め設定されている補正項中で最大となる補正項が選択されることになる。
【００３４】
図３は、補正項と領域との関係を示す概念図である。図３に示すように、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍ未満のＡ領域では、それ以上のエンジン回転数であるＢ領域と比べて極端に大きい補正項が設定される。但し、エンジン回転数ＮｅがＡ領域に、例えば１０秒間留まっていた場合には、Ｂ領域と同じ補正項の値に戻される。これは、エンジン回転数ＮｅがＡ領域に一時的に留まっている間に、Ａ領域において使用される補正項ＫＯ２によるフィードバック制御によって、空燃比が理論空燃比に近づいたと推測できる
からである。
【００３５】
図４は、Ｏ２センサ４の出力の変化と、選択される補正項との対応を示す図である。図４において、横軸は時間軸であり、縦軸はＯ２センサ４の出力ＶＯ２と補正項の値である。空燃比Ａ／Ｆがリッチ側かリーン側かは、Ｏ２センサ４の出力ＶＯ２が、リッチかリーンかの判断のための閾値（リッチ／リーン判定電圧）以上か否かに従って判断される。そして、その判断結果がリッチ側かリーン側にある間の処理か、さらにはリッチ側およびリーン側の一方から他方への反転直後の処理かによって選択された補正項が使用されている。
【００３６】
例えば、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側からリーン側に反転したタイミングｔ１の直後では、大きい正の補正項（＋ＰＲ）が使用され、その補正項（＋ＰＲ）は、タイミングｔ２で、小さい補正項（＋ＩＲ）に切り替わり、その補正項（＋ＩＲ）は空燃比Ａ／Ｆがリーン側からリッチ側に反転するタイミングｔ３まで維持される。したがって、所定時間毎に更新される補正量ＫＯ２は、「１．０」から段階的に増大される。
【００３７】
そして、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に反転したタイミングｔ３の直後では、大きい負の補正項（−ＰＬ）が使用され、その補正項（−ＰＬ）は、タイミングｔ４で、小さい補正項（−ＩＬ）に切り替わり、その補正項（−ＩＬ）は空燃比がリッチ側からリーン側に反転するタイミングｔ５まで維持される。
【００３８】
図５は、本実施形態にかかる制御の概要を示す減速時のタイミングチャートである。図５において、タイミングＴ１では、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度が所定値以下に低下し、燃料噴射時間を出力するＮｅ−ＴＨ制御マップが、低回転用のＰＢ−Ｎｅ制御マップに切り替えられる。ここで、Ｏ２センサ４の出力に基づくフィードバック制御が開始され、空燃比判定部２４で判定された空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比に収斂するため、補正量ＫＯ２が制御される。
【００３９】
Ｎｅ−ＴＨ制御マップからＰＢ−Ｎｅ制御マップに切り替えられた後、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍまで低下したタイミングＴ２で、補正項がＢ領域用からＡ領域用の値（図２参照）に切り替えられる。このＡ領域用の補正項は、所定時間（例えば、１０秒）経過するタイミングＴ３まで維持される。すなわち、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍ未満に低下する以前と比べて、補正量ＫＯ２は大きく変化する。したがって、Ｏ２フィードバック制御は大きい応答速度で行われ、急減速の場合にも追従することができる。
【００４０】
そして、所定時間経過後のタイミングＴ３では、補正項がＡ領域以外の領域であるＢ領域用の値（図２参照）に切り替えられる。Ａ領域に入ってから所定時間経過後は、空燃比が安定してきたと推定できるので、Ｏ２フィードバックの速度を急減速時ではない通常時に戻すためである。
【００４１】
図６は、Ｏ２フィードバック制御に係るフローチャートである。図６において、ステップＳ１では、Ｏ２フィードバック制御開始条件が満足されているか否かを判断する。この判断条件は、図８に関して後で詳述する。Ｏ２フィードバック制御開始条件が満足されていれば、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、運転領域判定部２０の機能により、エンジン回転数Ｎｅに基づく領域がＡ領域か、Ｂ領域かを判断する。領域がＡ領域であれば、ステップＳ３に進み、領域がＢ領域であればステップＳ４に進む。
【００４２】
ステップＳ３では、補正項マップ（図２参照）を使用して領域Ａに対応する補正項を選択する。ステップＳ４では、Ａ領域用の補正項を保持する時間を計測するタイマがセットされたときに「１」がセットされるタイムフラグに「０」をセットする。ステップＳ５では、補正項マップ（図２参照）を使用して領域Ｂに対応する補正項を選択する。
【００４３】
図７は、フィードバック制御開始判定のフローチャートである。ステップＳ１０では、エンジンの冷却水温ＴＷが所定の暖機完了温度（例えば４０℃）以上か否かによって暖機完了か否かを判断する。ステップＳ１０が肯定となれば、ステップＳ１１に進んで制御領域がＰＢ−Ｎｅ制御マップを使用する領域か否かを判断する。ステップＳ１１の判断はスロットル開度およびエンジン回転数Ｎｅが所定値以下か否かによって行うことができる。
【００４４】
ステップＳ１１が肯定となれば、ステップＳ１２に進んでＯ２センサ４が活性化したか否かを判断する。Ｏ２センサ４が活性化されているか否かは、一般的には、エンジン始動からの経過時間またはＯ２センサ４の温度や水温等に基づいて判断される。エンジン始動からの経過時間は、Ｏ２センサ４が活性化されるまでに要する時間であり、実験結果等に基づいて予め設定する。
【００４５】
ステップＳ１２が肯定ならば、ステップＳ１３に進んでエンジン回転数ＮｅがＯ２フィードバック実行領域を示す値以内か否かを判断する。Ｏ２フィードバック実行領域を示すエンジン回転数Ｎｅは、例えば、１２００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍの範囲である。
【００４６】
このように、ステップＳ１０〜ステップＳ１３の判断がすべて肯定となれば、図６のステップＳ２に進む。したがって、エンジン始動後所定の時間が経過してＯ２センサ４が活性化するまでは、エンジン回転数Ｎｅによってエンジンの状態がＡ領域にあるとされる場合であっても、Ｏ２フィードバック制御は開始されず、図６のステップＳ２にも進まないので、エンジン状態がＡ領域であったとしても補正項を大きくしない固定値（補正項０）で運転される。
【００４７】
図８は、ステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。図８において、ステップＳ３０では、タイムフラグが「１」であるか否かを判別する。Ａ領域に入った直後は、タイムフラグは初期値「０」であるので、ステップＳ３１に進み、Ａ領域用に対応する補正項を補正量ＫＯ２の計算部（補正量決定部２５の機能）にセットする。これにより、補正量決定部２５では、「基準補正量（１．０）±補正項」が計算されて補正量が決定される。
【００４８】
ステップＳ３２では、Ａ領域用の補正項を保持する時間（１０秒）をタイマＴＡにセットする。ステップＳ３３では、タイマＴＡがセットされたことを示すため、タイムフラグに「１」をセットする。ステップＳ３４では、タイマＴＡにセットした時間が経過したか否かを判断する。
【００４９】
タイマＴＡにセットした時間が経過するまでは図６のフローチャートに戻る。タイマＴＡにセットした時間が経過したならば、ステップＳ３５に進んで、補正項をＡ領域用の補正項を段階的にＢ領域用の補正項に戻すため、補正項の目標値としてＢ領域用の補正項をセットする。ステップＳ３６では、現在の補正項から予め設定した補正項減算値を減算する。徐々に補正項をＢ領域用の値に戻すためである。
【００５０】
ステップＳ３７では、ステップＳ３６で計算された現在の補正項が、補正項の目標値未満であるか否かを判断する。ステップＳ３７が肯定ならば、ステップＳ３８に進んで補正項としてＢ領域用の補正項を維持する。つまり、前記補正量決定部２５が、大きい補正項から小さい補正項への切り替えを行った後、エンジン回転数がＢ領域になるまで補正項としてこの小さい補正項を維持する。ステップＳ３７が否定、つまり補正項がまだＢ領域用の補正項に戻っていないときは、ステップＳ３９に進んで、ステップＳ３６で計算された現在の補正項を補正量ＫＯ２の計算部にセットする。
【００５１】
図９は、図８に関して説明した補正項の段階的な戻しの概念図である。図９では、時間の経過に伴う空燃比Ａ／Ｆ、エンジン回転数Ｎｅ、補正量ＫＯ２の関係を示す。エンジン回転数Ｎｅが低下して所定回転数未満になった時点Ｔ２で補正項をＡ領域用に設定可能な最大値まで大きくする。これによって補正量ＫＯ２は最大値ＫＯ２ｍａｘに切り替えられる。この最大値ＫＯ２ｍａｘは、エンジン回転数ＮｅがＡ領域にある間の所定時間ＴＡだけ維持され、タイミングＴ３ａから段階的に補正項が低減され、補正量ＫＯ２は徐々に小さくなる。そして、補正項が目標値まで小さくなったタイミングＴ３ｂから後は、補正項が目標値であるＢ領域用の値に維持される。この補正量ＫＯ２の変化に応じて空燃比Ａ／Ｆは、大きく振れた状態から徐々に小さい振幅に収束される。
【００５２】
このように、補正量ＫＯ２を徐々に小さくしていくことによって、補正量の切り替え直後に起きる空燃比の偏りを防止することができる。すなわち、補正量は「１．０」を中心に、補正項を加減算しているので、常に上下に振れている。したがって、例えば、補正量ＫＯ２の振れ幅が上の最大値にあるタイミングでＢ領域用の小さい補正項に戻すと、その直後に、空燃比は一旦リッチ方向に大きく偏る。また、例えば、補正量ＫＯ２の振れ幅が下の最大値にあるタイミングでＢ領域用の小さい補正項に戻すと、その直後に、空燃比は一旦リーン方向に大きく偏る。図８、図９に示した制御をすることによってこの空燃比の偏りを抑制することができる。
【００５３】
本実施形態による効果を、図５の要部を拡大した図１０を参照して説明する。なお、補正量ＫＯ２と空燃比Ａ／Ｆとは区別して見やすいように上下にずらせて記載している。図１０において、減速中、タイミングＴ１においてＯ２フィードバック制御が開始されると、Ｏ２センサ４の出力に応じて、補正量ＫＯ２が低減されて燃料噴射時間が短くなり、エンジン回転数Ｎｅの低下に応じた空燃比Ａ／Ｆになるように制御される。しかし、エンジン回転数Ｎｅの低下が急激であると、１回ごとのフィードバック制御における補正量ＫＯ２が小さいので、点線で示すように補正量ＫＯ２が小さくなるのに時間がかかり、結果的に、空燃比Ａ／Ｆは、図中点線で記載したように低下してオーバーリッチになっていくおそれがある。
【００５４】
そこで、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍまで低下したタイミングＴ２で１回ごとのフィードバック制御における補正項を大きくして補正量ＫＯ２の低減の程度を大きくする。これにより、タイミングＴ２直後で、補正量ＫＯ２はそれ以前よりも急激に小さくなり、その結果、空燃比Ａ／ＦがタイミングＴ２から点線で示すように小さくなってオーバーリッチになるのが急速に抑制され、実線で示すように短時間で理論空燃比に収斂される。
【００５５】
なお、補正項を大きくしてエンジンの低回転域における急激なエンジン回転数Ｎｅの低下に追随できるようにＯ２フィードバック速度を上げることによる効果は、エンジンの燃焼時に発生するカーボンが吸気バルブに付着したような場合にも、より良く発揮する。
【００５６】
燃焼室で発生したカーボンが吸気バルブに付着すると、吸気バルブが完全に閉じないことがある。この場合、吸気負圧ＰＢが正常時と比べて低下する。その結果、ＰＢ−Ｎｅ制御マップによって基本噴射時間を算出している制御では、長い基本噴射時間をマップから読み込んでしまい、空燃比Ａ／Ｆはオーバーリッチになりやすい。
【００５７】
そこで、本実施形態の燃料噴射量制御を適用すれば、空燃比Ａ／Ｆがオーバーリッチになるのを防止することができる。
【００５８】
図１１は、吸気バルブへのカーボンの付着による吸気負圧ＰＢの異常検出装置の機能ブロック図である。図１１において、行程検出部１０は、エンジンの圧縮行程から排気行程までの区間を検出して、その区間の間、所定間隔で行程検出信号を出力する。エンジンサイクルの各行程の判別は周知の手法によることができる。ＰＢ検出部１１は、ＰＢセンサ５で検出した吸気負圧ＰＢを、前記行程検出信号に応答して取り込み、その区間での平均値を偏差検出部１２に入力する。この平均値は、前回値記憶部１３に記憶される。前回値記憶部１３は、ＰＢ検出部１１で吸気負圧ＰＢの今回の平均値が算出されて出力される毎に、その今回値で更新される。
【００５９】
偏差検出部１２は、ＰＢ検出部１１から入力される今回値および前回値記憶部１３から読み出される前回値との差を計算し、異常検出部１４に入力する。異常検出部１４は、偏差算出部１２で計算された差が、予め設定した値を越えているか否かで、吸気負圧ＰＢが異常であるか否かを判定する。異常が検出された場合は、ＰＢ異常信号を出力する。
【００６０】
このＰＢ異常信号は、図７に関して説明したフィードバック制御開始判定処理における判定基準の一つとして加えることができる。例えば、図７のステップＳ１０の直前に、ＰＢ異常信号の有無を判別する処理ステップを設け、ＰＢ異常信号が有ると判断されたときに、ステップＳ１０に進むように構成する。これにより、カーボンが吸気バルブに噛み込んだ場合などに発生する吸気負圧ＰＢの異常な低下を検出し、そのような異常が生じた場合の急減速時に空燃比Ａ／Ｆがオーバーリッチとなることを防止できる。
【００６１】
上述のように、本実施形態によれば、走行中から急減速を行って、エンジン回転数がアイドル回転数付近に突入した時に、エンジン回転数の急な減少に対して補正量ＫＯ２を小さくする処理が追いつかずにオーバーリッチを招くという現象を防止することができる。特に、吸気バルブへのカーボンの噛み込みによる吸気負圧ＰＢの低下によるオーバーリッチにもよりよく対応できる。
【符号の説明】
【００６２】
１…燃料噴射制御装置、 ２…制御部（燃料噴射量決定部）、 ３…Ｎｅセンサ、 ４…Ｏ２センサ、 ５…ＰＢセンサ、 ６…噴射弁駆動部、 ７…燃料噴射弁、 １０…行程検出部、 １１…ＰＢ検出部、 １２…偏差検出部、 ２０…運転領域判定部、 ２１…基本噴射時間算出部、 ２２…基本噴射時間補正部、 ２３…ＰＢ−Ｎｅ制御マップ、 ２４…空燃比判定部、 ２５…補正量決定部、 ２６…補正部、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関するものであり、特に、排気ガス中の酸素濃度に基づいて吸入混合気を理論空燃比に収斂させるフィードバック制御を含むエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃費や排気ガス成分の規制（エミッション規制）の観点から、排気系に設けた酸素センサによって排気中の酸素濃度を検出し、この検出値に基づいて求められた補正量により吸入混合気を適正な空燃比つまり理論空燃比に収斂させるフィードバック制御が行われている。一般に、このようなフィードバック制御は、エンジンの吸気負圧とエンジン回転数とによって燃料噴射量を決定するアイドル回転数付近、つまり低回転数領域で行われる。例えば、特許文献１に、酸素濃度センサの検出値に基づいて空燃比フィードバック制御を行う空燃比制御装置において、減速時には、エンジン回転数が所定値に低下するまでフィードバック制御を禁止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−８１５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンの減速時には、燃料噴射量を少なくするように補正量を小さくする制御が行われるが、走行中に急減速を行ってアイドル回転数付近に突入する時等には、エンジン回転数の急激な低下に対して補正量を小さくするフィードバック制御による処理が追従できず、空燃比がオーバーリッチ状態になりやすい。
【０００５】
また、上述のような急減速時には、エンジンの燃焼時に発生したカーボンの影響で、吸気バルブの全閉時に生ずる隙間により、燃焼室から吸気管内に混合気が吹き戻されることもあり、この現象が前記アイドル回転数付近への突入と重なった場合には、より一層、空燃比がオーバーリッチ状態となる条件が作られやすい。
【０００６】
特許文献１に記載された空燃比制御装置では、減速時は、エンジン回転数が所定値に低下するまでフィードバック制御を禁止し、エンジン回転数が所定値以下に低下してからフィードバック制御を行うようにしているので、フィードバック制御開始時にエンジンが急減速中である場合には、エンジン回転数の急激な低下に対してフィードバック制御の処理が追いつかず、空燃比がリッチ状態になりやすい。さらに、前述のようにカーボンによるバルブ隙間が生じた場合には、オーバーリッチを招く可能性がより一層高くなるため、適切なフィードバック制御を行うことのできる領域が少なくなるという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題に対して、エンジン回転数の急激な低下に対してフィードバック制御の追従性を向上させて適切なフィードバック制御を行うことができる領域を広げながら、前述のようにカーボンの影響が生じても空燃比がオーバーリッチになるのを防止することができるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明は、排気ガス中の酸素濃度に基づいて、エンジンの空燃比が理論空燃比に収斂するようにエンジンへ供給される燃料の噴射量を決定する基本噴射時間の補正量を決定する補正量決定手段と、該補正量と基本噴射時間とを使用してエンジンに対する燃料噴射時間を算出する燃料噴射量算出手段とを有し、前記補正量が、基準補正量に補正項を加減算して算出されるエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジン回転数が、所定回転数未満の第１領域にあるか、前記所定回転数以上の第２領域にあるかを判定する運転領域判定手段を具備し、前記補正量決定手段が、エンジン回転数域が前記第２領域から前記第１領域へ移行後の所定時間、前記第１領域での補正項として、前記第２領域での第２の補正項より大きい第１の補正項を使用して前記補正量を算出するように構成されている点に第１の特徴がある。また、本発明は、前記運転領域判定手段で使用されるエンジンの所定回転数が、エンジンのアイドル運転域か否かを判定するための値である点に第２の特徴がある。
【０００９】
また、本発明は、エンジン始動後の所定時間は、エンジン回転数が前記第１領域および第２領域のいずれにあるかに拘わらず、前記補正項として固定値を使用して前記補正量を算出する点に第３の特徴がある。
【００１０】
また、本発明は、エンジン回転数域が、前記第２領域から前記第１領域へ移行してから所定時間経過後、前記補正項を、第１の補正項から第２の補正項へ切り替える点に第４の特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行った後、エンジン回転数が前記第２領域になるまで補正項として第２の補正項を維持する点に第５の特徴がある。
【００１２】
また、本発明は、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を漸減して前記第２の補正項へ収斂させていく点に第６の特徴がある。
【００１３】
また、本発明は、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を所定量ずつ段階的に漸減して前記第２の補正項へ収斂させていく点に第７の特徴がある。
【００１４】
さらに、本発明は、前記エンジンの吸気負圧の最新値と、１行程前の負圧値との偏差量を算出する偏差算出手段をさらに備え、前記基本噴射時間が、エンジン回転数と吸気負圧との関数として決定されるとともに、前記偏差算出手段で算出された偏差量が所定の偏差量よりも大きいときに、前記第１領域において前記第２補正量より大きい前記第１補正量を使用して前記補正量を算出する点に第８の特徴がある。
【発明の効果】
【００１５】
第１の特徴を有する本発明によれば、エンジン回転数が低い第１領域では、エンジン回転数が高い第２領域で使用されるものよりも大きい補正項が使用されて補正量が算出されるので、１回のフィードバック制御において基本噴射時間つまり基本噴射量が補正される量（フィードバック量）を大きくできる。したがって、例えば、エンジンが急減速されて第１領域に突入した場合に、フィードバック補正量の変化を大きくすることによって短時間で空燃比を理論空燃比（目標とする空燃比）に追従させることができ、フィードバック制御を行うことができる領域を広げることができるとともに、前述のようにカーボンの影響が生じた場合であっても、オーバーリッチを防止して燃費やエミッションの改善を図ることができる。さらに、補正項を大きくしている時間を制限しているので、大きい補正項を使用し続けることによる大きいフィードバック量によってエンジン回転数が変動するのを防止することもできる。また、第２の特徴を有する本発明によれば、上記効果が、第１領域が、特にオーバーリッチになりやすく注意を要するアイドル運転域に設定される場合に顕著となる。
【００１６】
第３の特徴を有する本発明によれば、エンジン始動後所定時間の間は、大きい補正項を使用する処理が行われないので、エンジン始動直後にエンジン回転数が変動するのを防止することができ、始動性を向上させることができる。
【００１７】
第４の特徴を有する本発明によれば、所定時間経過後は第１の補正項より小さい第２の補正項を使用するので、大きいフィードバック量によってエンジン回転数が変動するのを防止することができる。
【００１８】
第５の特徴を有する本発明によれば、第１領域で第１の補正項から第２の補正項に切り替わった後、エンジン回転数が高い第２領域になるまでその小さい第２補正項を維持するので、所定時間経過後に使用される補正項によってエンジン回転数を安定化させて、エンジン回転数の変動が大きくなるのを回避することができる。
【００１９】
第６の特徴を有する本発明によれば、補正項の急激な切り替えに伴うエンジンのショックを減らすことができるので、エンジン回転数の変動を抑制することができる。
【００２０】
第７の特徴を有する本発明によれば、第１の補正項から第２の補正項への切り替え時に、漸次段階的に目標となる第２補正項へ精度良く補正項を小さくしていくことができる。
【００２１】
第８の特徴を有する本発明によれば、エンジン回転数による判断に加え、吸気負圧も判断して補正項の切り替えを行うようにしたので、例えば、燃焼に伴って発生するカーボンが吸気バルブに噛み込んだ時等、吸気負圧が低下して、吸気負圧の関数として決定される基本噴射時間が長くなることによるオーバーリッチを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の機能を示すブロック図である。
【図２】補正量決定部に予め設定されている補正項の一例を示す図である。
【図３】補正項とエンジン回転数によって区分される領域との関係を示す概念図である。
【図４】Ｏ２センサの出力の変化と選択される補正項との対応を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる制御の概要を示す減速時のタイミングチャートである。
【図６】Ｏ２フィードバック制御に係るフローチャートである。
【図７】フィードバック制御開始判定のフローチャートである。
【図８】補正項設定の処理を示すフローチャートである。
【図９】補正項の段階的な戻しの概念図である。
【図１０】図５の要部拡大図である。
【図１１】、吸気バルブへのカーボンの付着による吸気負圧ＰＢの異常検出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置のシステム構成を示すブロック図であり、特に、低回転領域であるアイドル回転領域での制御に係る構成を示す図である。同図において、燃料噴射制御装置１は、自動二輪車等の駆動源である内燃機関つまりエンジンに設けられる。燃料噴射制御装置１は、燃料噴射量決定部として機能する制御部２と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ（以下、「Ｎｅセンサ」という）３と、エンジンの排気系に設けられ、酸素濃度検出手段としての機能を果たす酸素濃度センサ（以下、「Ｏ２センサ」という）４と、エンジンの吸気負圧ＰＢを検出する負圧センサ（以下、「ＰＢセンサ」という）５とを備える。制御部２で決定された燃料噴射量（つまり燃料噴射量を表す燃料噴射時間の指示）は噴射弁駆動部６に入力され、噴射弁駆動部６は、入力された燃料噴射時間の指示に従って燃料噴射弁７を駆動する。
【００２４】
Ｎｅセンサ３、Ｏ２センサ４、およびＰＢセンサ５はいずれも周知の構成を有するものであり、エンジンへの取り付け位置も、周知の位置であればよいので、形状の図示および構成の詳細な説明は省略する。
【００２５】
制御部２は、運転領域判定部２０、基本噴射時間算出部２１、基本噴射時間補正部２２、およびＰＢ−Ｎｅ制御マップ２３を備える。さらに、基本噴射時間補正部２２は、空燃比判定部２４、補正量決定部２５、および補正部２６を含む。制御部２の各部の機能は、マイクロコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムで実現することができる。
【００２６】
ＰＢ−Ｎｅ制御マップ２３は、Ｎｅセンサ３から入力されるエンジン回転数ＮｅとＰＢセンサ５から入力される吸気負圧ＰＢとによって基本噴射時間Ｔ０を出力するように、エンジン回転数Ｎｅと吸気負圧ＰＢの関数としての基本噴射時間Ｔ０を記憶した記憶手段であり、マイクロコンピュータのメモリによって構成できる。
【００２７】
ＰＢ−Ｎｅ制御マップ２３は、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度とから判定される低回転領域において基本噴射時間Ｔ０を供給するために用いられるものである。エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度とから判定される中速以上の領域では、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度とに基づいて基本噴射時間Ｔ０を供給するＮｅ−ＴＨ制御マップが用いられる。中速以上の領域での制御は周知の手法で制御されるので、具体的な説明は省略する。
【００２８】
運転領域判定部２０は、Ｎｅセンサ３から入力されるエンジン回転数Ｎｅを、領域判定用の回転数値と比較してアイドル領域（以下「Ａ領域」という）であるかアイドル領域以外のその他領域（以下、「Ｂ領域」という）であるかを判定する。判定された運転領域は、Ａ領域かＢ領域かを示すデータとして補正量決定部２５に入力される。
【００２９】
空燃比判定部２４は、Ｏ２センサ４から入力される酸素濃度検知データに基づいて、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比に対してリッチ（濃い）か、リーン（薄い）かを判定してリッチまたはリーンを示すデータを補正量決定部２５に入力する。
【００３０】
補正量決定部２５には、Ａ領域かＢ領域かに対応して、それぞれ、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側およびリーン側の一方から他方に反転した直後で使用される値と、それ以外の、リッチ側およびリーン側の一方内で変化している間に使用される値とからなる補正項（ＰＩ補正項）が設定されている。したがって、補正量決定部２５は、Ａ領域かＢ領域か否かを示すデータと、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側およびリーン側の一方から他方に反転した直後か、それ以外のタイミングかに従って選択された補正項を加減算して補正量ＫＯ２を決定する。補正量ＫＯ２は、「基準補正量（１．０）±補正項」として決定される。補正項は、リッチ側では負、リーン側では正の値である。
【００３１】
補正部２６は、基本噴射時間Ｔ０に補正量ＫＯ２を乗算して燃料噴射時間Ｔｉを算出し、噴射弁駆動部６に入力する。
【００３２】
図２は、補正量決定部２５に予め設定されている補正項の一例を示す図である。図２において、補正項は、空燃比Ａ／Ｆが反転した直後では、それ以外のタイミングと比べて大きい値が選択される。図２に示す例では、エンジン回転数Ｎｅが大きいＢ領域では、空燃比Ａ／Ｆの反転直後に使用される補正項（＋ＰＲおよび−ＰＬ）は、「０．０１」であり、それ以外のタイミングで使用される補正項（＋ＩＲおよび−ＩＬ）は「０．００１」である。
【００３３】
一方、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍ未満のＡ領域では、空燃比Ａ／Ｆの反転直後に使用される補正項（＋ＰＲおよび−ＰＬ）は、「０．１」であり、それ以外のタイミングで使用される補正項（＋ＩＲおよび−ＩＬ）は「０．０２」である。このように、Ａ領域においては、Ｂ領域に比べて、それぞれ１０倍および２０倍という極端に大きい値が選択される。つまり、エンジン回転数ＮｅがＡ領域にある場合には、予め設定されている補正項中で最大となる補正項が選択されることになる。
【００３４】
図３は、補正項と領域との関係を示す概念図である。図３に示すように、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍ未満のＡ領域では、それ以上のエンジン回転数であるＢ領域と比べて極端に大きい補正項が設定される。但し、エンジン回転数ＮｅがＡ領域に、例えば１０秒間留まっていた場合には、Ｂ領域と同じ補正項の値に戻される。これは、エンジン回転数ＮｅがＡ領域に一時的に留まっている間に、Ａ領域において使用される補正項ＫＯ２によるフィードバック制御によって、空燃比が理論空燃比に近づいたと推測できる
からである。
【００３５】
図４は、Ｏ２センサ４の出力の変化と、選択される補正項との対応を示す図である。図４において、横軸は時間軸であり、縦軸はＯ２センサ４の出力ＶＯ２と補正項の値である。空燃比Ａ／Ｆがリッチ側かリーン側かは、Ｏ２センサ４の出力ＶＯ２が、リッチかリーンかの判断のための閾値（リッチ／リーン判定電圧）以上か否かに従って判断される。そして、その判断結果がリッチ側かリーン側にある間の処理か、さらにはリッチ側およびリーン側の一方から他方への反転直後の処理かによって選択された補正項が使用されている。
【００３６】
例えば、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側からリーン側に反転したタイミングｔ１の直後では、大きい正の補正項（＋ＰＲ）が使用され、その補正項（＋ＰＲ）は、タイミングｔ２で、小さい補正項（＋ＩＲ）に切り替わり、その補正項（＋ＩＲ）は空燃比Ａ／Ｆがリーン側からリッチ側に反転するタイミングｔ３まで維持される。したがって、所定時間毎に更新される補正量ＫＯ２は、「１．０」から段階的に増大される。
【００３７】
そして、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に反転したタイミングｔ３の直後では、大きい負の補正項（−ＰＬ）が使用され、その補正項（−ＰＬ）は、タイミングｔ４で、小さい補正項（−ＩＬ）に切り替わり、その補正項（−ＩＬ）は空燃比がリッチ側からリーン側に反転するタイミングｔ５まで維持される。
【００３８】
図５は、本実施形態にかかる制御の概要を示す減速時のタイミングチャートである。図５において、タイミングＴ１では、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度が所定値以下に低下し、燃料噴射時間を出力するＮｅ−ＴＨ制御マップが、低回転用のＰＢ−Ｎｅ制御マップに切り替えられる。ここで、Ｏ２センサ４の出力に基づくフィードバック制御が開始され、空燃比判定部２４で判定された空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比に収斂するため、補正量ＫＯ２が制御される。
【００３９】
Ｎｅ−ＴＨ制御マップからＰＢ−Ｎｅ制御マップに切り替えられた後、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍまで低下したタイミングＴ２で、補正項がＢ領域用からＡ領域用の値（図２参照）に切り替えられる。このＡ領域用の補正項は、所定時間（例えば、１０秒）経過するタイミングＴ３まで維持される。すなわち、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍ未満に低下する以前と比べて、補正量ＫＯ２は大きく変化する。したがって、Ｏ２フィードバック制御は大きい応答速度で行われ、急減速の場合にも追従することができる。
【００４０】
そして、所定時間経過後のタイミングＴ３では、補正項がＡ領域以外の領域であるＢ領域用の値（図２参照）に切り替えられる。Ａ領域に入ってから所定時間経過後は、空燃比が安定してきたと推定できるので、Ｏ２フィードバックの速度を急減速時ではない通常時に戻すためである。
【００４１】
図６は、Ｏ２フィードバック制御に係るフローチャートである。図６において、ステップＳ１では、Ｏ２フィードバック制御開始条件が満足されているか否かを判断する。この判断条件は、図８に関して後で詳述する。Ｏ２フィードバック制御開始条件が満足されていれば、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、運転領域判定部２０の機能により、エンジン回転数Ｎｅに基づく領域がＡ領域か、Ｂ領域かを判断する。領域がＡ領域であれば、ステップＳ３に進み、領域がＢ領域であればステップＳ４に進む。
【００４２】
ステップＳ３では、補正項マップ（図２参照）を使用して領域Ａに対応する補正項を選択する。ステップＳ４では、Ａ領域用の補正項を保持する時間を計測するタイマがセットされたときに「１」がセットされるタイムフラグに「０」をセットする。ステップＳ５では、補正項マップ（図２参照）を使用して領域Ｂに対応する補正項を選択する。
【００４３】
図７は、フィードバック制御開始判定のフローチャートである。ステップＳ１０では、エンジンの冷却水温ＴＷが所定の暖機完了温度（例えば４０℃）以上か否かによって暖機完了か否かを判断する。ステップＳ１０が肯定となれば、ステップＳ１１に進んで制御領域がＰＢ−Ｎｅ制御マップを使用する領域か否かを判断する。ステップＳ１１の判断はスロットル開度およびエンジン回転数Ｎｅが所定値以下か否かによって行うことができる。
【００４４】
ステップＳ１１が肯定となれば、ステップＳ１２に進んでＯ２センサ４が活性化したか否かを判断する。Ｏ２センサ４が活性化されているか否かは、一般的には、エンジン始動からの経過時間またはＯ２センサ４の温度や水温等に基づいて判断される。エンジン始動からの経過時間は、Ｏ２センサ４が活性化されるまでに要する時間であり、実験結果等に基づいて予め設定する。
【００４５】
ステップＳ１２が肯定ならば、ステップＳ１３に進んでエンジン回転数ＮｅがＯ２フィードバック実行領域を示す値以内か否かを判断する。Ｏ２フィードバック実行領域を示すエンジン回転数Ｎｅは、例えば、１２００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍの範囲である。
【００４６】
このように、ステップＳ１０〜ステップＳ１３の判断がすべて肯定となれば、図６のステップＳ２に進む。したがって、エンジン始動後所定の時間が経過してＯ２センサ４が活性化するまでは、エンジン回転数Ｎｅによってエンジンの状態がＡ領域にあるとされる場合であっても、Ｏ２フィードバック制御は開始されず、図６のステップＳ２にも進まないので、エンジン状態がＡ領域であったとしても補正項を大きくしない固定値（補正項０）で運転される。
【００４７】
図８は、ステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。図８において、ステップＳ３０では、タイムフラグが「１」であるか否かを判別する。Ａ領域に入った直後は、タイムフラグは初期値「０」であるので、ステップＳ３１に進み、Ａ領域用に対応する補正項を補正量ＫＯ２の計算部（補正量決定部２５の機能）にセットする。これにより、補正量決定部２５では、「基準補正量（１．０）±補正項」が計算されて補正量が決定される。
【００４８】
ステップＳ３２では、Ａ領域用の補正項を保持する時間（１０秒）をタイマＴＡにセットする。ステップＳ３３では、タイマＴＡがセットされたことを示すため、タイムフラグに「１」をセットする。ステップＳ３４では、タイマＴＡにセットした時間が経過したか否かを判断する。
【００４９】
タイマＴＡにセットした時間が経過するまでは図６のフローチャートに戻る。タイマＴＡにセットした時間が経過したならば、ステップＳ３５に進んで、補正項をＡ領域用の補正項を段階的にＢ領域用の補正項に戻すため、補正項の目標値としてＢ領域用の補正項をセットする。ステップＳ３６では、現在の補正項から予め設定した補正項減算値を減算する。徐々に補正項をＢ領域用の値に戻すためである。
【００５０】
ステップＳ３７では、ステップＳ３６で計算された現在の補正項が、補正項の目標値未満であるか否かを判断する。ステップＳ３７が肯定ならば、ステップＳ３８に進んで補正項としてＢ領域用の補正項を維持する。つまり、前記補正量決定部２５が、大きい補正項から小さい補正項への切り替えを行った後、エンジン回転数がＢ領域になるまで補正項としてこの小さい補正項を維持する。ステップＳ３７が否定、つまり補正項がまだＢ領域用の補正項に戻っていないときは、ステップＳ３９に進んで、ステップＳ３６で計算された現在の補正項を補正量ＫＯ２の計算部にセットする。
【００５１】
図９は、図８に関して説明した補正項の段階的な戻しの概念図である。図９では、時間の経過に伴う空燃比Ａ／Ｆ、エンジン回転数Ｎｅ、補正量ＫＯ２の関係を示す。エンジン回転数Ｎｅが低下して所定回転数未満になった時点Ｔ２で補正項をＡ領域用に設定可能な最大値まで大きくする。これによって補正量ＫＯ２は最大値ＫＯ２ｍａｘに切り替えられる。この最大値ＫＯ２ｍａｘは、エンジン回転数ＮｅがＡ領域にある間の所定時間ＴＡだけ維持され、タイミングＴ３ａから段階的に補正項が低減され、補正量ＫＯ２は徐々に小さくなる。そして、補正項が目標値まで小さくなったタイミングＴ３ｂから後は、補正項が目標値であるＢ領域用の値に維持される。この補正量ＫＯ２の変化に応じて空燃比Ａ／Ｆは、大きく振れた状態から徐々に小さい振幅に収束される。
【００５２】
このように、補正量ＫＯ２を徐々に小さくしていくことによって、補正量の切り替え直後に起きる空燃比の偏りを防止することができる。すなわち、補正量は「１．０」を中心に、補正項を加減算しているので、常に上下に振れている。したがって、例えば、補正量ＫＯ２の振れ幅が上の最大値にあるタイミングでＢ領域用の小さい補正項に戻すと、その直後に、空燃比は一旦リッチ方向に大きく偏る。また、例えば、補正量ＫＯ２の振れ幅が下の最大値にあるタイミングでＢ領域用の小さい補正項に戻すと、その直後に、空燃比は一旦リーン方向に大きく偏る。図８、図９に示した制御をすることによってこの空燃比の偏りを抑制することができる。
【００５３】
本実施形態による効果を、図５の要部を拡大した図１０を参照して説明する。なお、補正量ＫＯ２と空燃比Ａ／Ｆとは区別して見やすいように上下にずらせて記載している。図１０において、減速中、タイミングＴ１においてＯ２フィードバック制御が開始されると、Ｏ２センサ４の出力に応じて、補正量ＫＯ２が低減されて燃料噴射時間が短くなり、エンジン回転数Ｎｅの低下に応じた空燃比Ａ／Ｆになるように制御される。しかし、エンジン回転数Ｎｅの低下が急激であると、１回ごとのフィードバック制御における補正量ＫＯ２が小さいので、点線で示すように補正量ＫＯ２が小さくなるのに時間がかかり、結果的に、空燃比Ａ／Ｆは、図中点線で記載したように低下してオーバーリッチになっていくおそれがある。
【００５４】
そこで、エンジン回転数Ｎｅが２５００ｒｐｍまで低下したタイミングＴ２で１回ごとのフィードバック制御における補正項を大きくして補正量ＫＯ２の低減の程度を大きくする。これにより、タイミングＴ２直後で、補正量ＫＯ２はそれ以前よりも急激に小さくなり、その結果、空燃比Ａ／ＦがタイミングＴ２から点線で示すように小さくなってオーバーリッチになるのが急速に抑制され、実線で示すように短時間で理論空燃比に収斂される。
【００５５】
なお、補正項を大きくしてエンジンの低回転域における急激なエンジン回転数Ｎｅの低下に追随できるようにＯ２フィードバック速度を上げることによる効果は、エンジンの燃焼時に発生するカーボンが吸気バルブに付着したような場合にも、より良く発揮する。
【００５６】
燃焼室で発生したカーボンが吸気バルブに付着すると、吸気バルブが完全に閉じないことがある。この場合、吸気負圧ＰＢが正常時と比べて低下する。その結果、ＰＢ−Ｎｅ制御マップによって基本噴射時間を算出している制御では、長い基本噴射時間をマップから読み込んでしまい、空燃比Ａ／Ｆはオーバーリッチになりやすい。
【００５７】
そこで、本実施形態の燃料噴射量制御を適用すれば、空燃比Ａ／Ｆがオーバーリッチになるのを防止することができる。
【００５８】
図１１は、吸気バルブへのカーボンの付着による吸気負圧ＰＢの異常検出装置の機能ブロック図である。図１１において、行程検出部１０は、エンジンの圧縮行程から排気行程までの区間を検出して、その区間の間、所定間隔で行程検出信号を出力する。エンジンサイクルの各行程の判別は周知の手法によることができる。ＰＢ検出部１１は、ＰＢセンサ５で検出した吸気負圧ＰＢを、前記行程検出信号に応答して取り込み、その区間での平均値を偏差検出部１２に入力する。この平均値は、前回値記憶部１３に記憶される。前回値記憶部１３は、ＰＢ検出部１１で吸気負圧ＰＢの今回の平均値が算出されて出力される毎に、その今回値で更新される。
【００５９】
偏差検出部１２は、ＰＢ検出部１１から入力される今回値および前回値記憶部１３から読み出される前回値との差を計算し、異常検出部１４に入力する。異常検出部１４は、偏差算出部１２で計算された差が、予め設定した値を越えているか否かで、吸気負圧ＰＢが異常であるか否かを判定する。異常が検出された場合は、ＰＢ異常信号を出力する。
【００６０】
このＰＢ異常信号は、図７に関して説明したフィードバック制御開始判定処理における判定基準の一つとして加えることができる。例えば、図７のステップＳ１０の直前に、ＰＢ異常信号の有無を判別する処理ステップを設け、ＰＢ異常信号が有ると判断されたときに、ステップＳ１０に進むように構成する。これにより、カーボンが吸気バルブに噛み込んだ場合などに発生する吸気負圧ＰＢの異常な低下を検出し、そのような異常が生じた場合の急減速時に空燃比Ａ／Ｆがオーバーリッチとなることを防止できる。
【００６１】
上述のように、本実施形態によれば、走行中から急減速を行って、エンジン回転数がアイドル回転数付近に突入した時に、エンジン回転数の急な減少に対して補正量ＫＯ２を小さくする処理が追いつかずにオーバーリッチを招くという現象を防止することができる。特に、吸気バルブへのカーボンの噛み込みによる吸気負圧ＰＢの低下によるオーバーリッチにもよりよく対応できる。
【符号の説明】
【００６２】
１…燃料噴射制御装置、 ２…制御部（燃料噴射量決定部）、 ３…Ｎｅセンサ、 ４…Ｏ２センサ、 ５…ＰＢセンサ、 ６…噴射弁駆動部、 ７…燃料噴射弁、 １０…行程検出部、 １１…ＰＢ検出部、 １２…偏差検出部、 ２０…運転領域判定部、 ２１…基本噴射時間算出部、 ２２…基本噴射時間補正部、 ２３…ＰＢ−Ｎｅ制御マップ、 ２４…空燃比判定部、 ２５…補正量決定部、 ２６…補正部、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出センサ（４）と、前記酸素濃度検出センサ（４）によって検出される酸素濃度に基づいて、前記エンジンの空燃比が理論空燃比に収斂するように該エンジンへ供給される燃料の噴射量を決定する基本噴射時間を補正する補正量（ＫＯ２）を決定する補正量決定手段（２５）と、該補正量（ＫＯ２）と前記基本噴射時間とを使用して前記エンジンへの燃料噴射時間を算出する燃料噴射量算出手段（２６）とを有し、前記補正量（ＫＯ２）が、基準補正量に補正項を加減算して算出されるエンジンの燃料噴射制御装置において、
エンジン回転数が、所定回転数未満の第１領域（Ａ領域）にあるか、前記所定回転数以上の第２領域（Ｂ領域）にあるかを判定する運転領域判定手段（２０）を具備し、
前記補正量決定手段（２５）が、エンジン回転数域が前記第２領域から前記第１領域へ移行後の所定時間、前記第１領域での補正項として、前記第２領域での第２の補正項より大きい第１の補正項を使用して前記補正量（ＫＯ２）を算出するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記運転領域判定手段（２０）で使用されるエンジンの所定回転数が、エンジンのアイドル運転域か否かを判定するための値であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記補正量決定手段（２５）が、エンジン始動後の所定時間は、エンジン回転数が前記第１領域および第２領域のいずれにあるかに拘わらず、前記補正項として固定値を使用して前記補正量（ＫＯ２）を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記補正量決定手段（２５）が、エンジン回転数域が、前記第２領域から前記第１領域へ移行してから所定時間経過後、前記補正項を、第１の補正項から第２の補正項へ切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記補正量決定手段（２５）が、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行った後、エンジン回転数が前記第２領域になるまで補正項として第２の補正項を維持するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記補正量決定手段（２５）が、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を漸減して前記第２の補正項へ収斂させていくように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの燃料噴射制制御装置。
【請求項７】
前記補正量決定手段（２５）が、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を所定量ずつ段階的に漸減して前記第２の補正項へ収斂させていくように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの燃料噴射制制御装置。
【請求項８】
前記エンジンの吸気負圧（ＰＢ）を検出する負圧センサ（５）と、
前記負圧センサによって検出された最新の負圧値と、１行程前の負圧値との偏差量を算出する偏差算出手段（１２）とをさらに備え、
前記基本噴射時間が、エンジン回転数（Ｎｅ）と吸気負圧（ＰＢ）との関数として決定されるとともに、
前記補正量決定手段（２５）が、前記偏差算出手段（１２）で算出された偏差量が所定の偏差量よりも大きいときに、前記第１領域において前記第２補正量より大きい前記第１補正量を使用して前記補正量（ＫＯ２）を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出センサ（４）と、前記酸素濃度検出センサ（４）によって検出される酸素濃度に基づいて、前記エンジンの空燃比が理論空燃比に収斂するように該エンジンへ供給される燃料の噴射量を決定する基本噴射時間を補正する補正量（ＫＯ２）を決定する補正量決定手段（２５）と、該補正量（ＫＯ２）と前記基本噴射時間とを使用して前記エンジンへの燃料噴射時間を算出する燃料噴射量算出手段（２６）とを有し、前記補正量（ＫＯ２）が、基準補正量に補正項を加減算して算出されるエンジンの燃料噴射制御装置において、
エンジン回転数が、所定回転数未満の第１領域（Ａ領域）にあるか、前記所定回転数以上の第２領域（Ｂ領域）にあるかを判定する運転領域判定手段（２０）を具備し、
前記補正量決定手段（２５）が、エンジン回転数域が前記第２領域から前記第１領域へ移行後の所定時間、前記第１領域での補正項として、前記第２領域での第２の補正項より大きい第１の補正項を使用して前記補正量（ＫＯ２）を算出するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記運転領域判定手段（２０）で使用されるエンジンの所定回転数が、エンジンのアイドル運転域か否かを判定するための値であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記補正量決定手段（２５）が、エンジン始動後の所定時間は、エンジン回転数が前記第１領域および第２領域のいずれにあるかに拘わらず、前記補正項として固定値を使用して前記補正量（ＫＯ２）を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記補正量決定手段（２５）が、エンジン回転数域が、前記第２領域から前記第１領域へ移行してから所定時間経過後、前記補正項を、第１の補正項から第２の補正項へ切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記補正量決定手段（２５）が、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行った後、エンジン回転数が前記第２領域になるまで補正項として第２の補正項を維持するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記補正量決定手段（２５）が、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を漸減して前記第２の補正項へ収斂させていくように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの燃料噴射制制御装置。
【請求項７】
前記補正量決定手段（２５）が、前記第１の補正項から前記第２の補正項への切り替えを行うに際し、前記第１の補正項を所定量ずつ段階的に漸減して前記第２の補正項へ収斂させていくように構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの燃料噴射制制御装置。
【請求項８】
前記エンジンの吸気負圧（ＰＢ）を検出する負圧センサ（５）と、
前記負圧センサによって検出された最新の負圧値と、１行程前の負圧値との偏差量を算出する偏差算出手段（１２）とをさらに備え、
前記基本噴射時間が、エンジン回転数（Ｎｅ）と吸気負圧（ＰＢ）との関数として決定されるとともに、
前記補正量決定手段（２５）が、前記偏差算出手段（１２）で算出された偏差量が所定の偏差量よりも大きいときに、前記第１領域において前記第２補正量より大きい前記第１補正量を使用して前記補正量（ＫＯ２）を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１１９０４（Ｐ２０１１−１１１９０４Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６６２０８（Ｐ２００９−２６６２０８）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]