エンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法
【課題】アイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジンであっても、アイドリングを安定可能なエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法を提案する。
【解決手段】エンジン１８の空燃比制御装置３１は、スロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知するスロットルセンサ３３と、エンジン回転数センサ３５と、スロットルバルブ３２の全閉状態およびエンジン１８の回転数からエンジン１８がアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部３６と、エンジン１８の排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサ３７と、酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８と、アイドリング状態のとき、時系列における補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともにヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止するＥＣＵ４３と、を備える。
【解決手段】エンジン１８の空燃比制御装置３１は、スロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知するスロットルセンサ３３と、エンジン回転数センサ３５と、スロットルバルブ３２の全閉状態およびエンジン１８の回転数からエンジン１８がアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部３６と、エンジン１８の排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサ３７と、酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８と、アイドリング状態のとき、時系列における補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともにヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止するＥＣＵ４３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃度センサによって排気ガス中の酸素濃度を測定し、測定した酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比になるように燃料供給量の制御を行うエンジンの空燃比制御装置が知られている。なお、排気ガス中の酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比になるように燃料供給量の制御を行うことを「Ｏ２フィードバック制御」と呼ぶ。
【０００３】
酸素濃度センサは、センサ自体の温度が活性化温度に達していなければ酸素濃度を正確に測定できない。そこで、空燃比制御装置は、酸素濃度センサの活性を得るために酸素濃度センサを加熱するヒータを備える。ヒータは、電気ヒータであり、エンジンの発電機（オルタネータ）から電力を得て発熱する（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−９３１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
５０ｃｃクラスや１２５ｃｃクラスの小排気量のエンジンは、発電による負荷（損失）が出力の低下に及ぼす影響が大きい。そこで、小排気量のエンジンは、発電機の発電量を極力抑えてエンジンの負荷を軽減する。
【０００６】
しかし、発電機の発電量を抑えると、エンジンのアイドリング状態（すなわち、エンジン回転数が低い状態）における発電量は相当低下し、電力に余裕がなくなる。
【０００７】
一方、ヒータを含むエンジン等の電力は、発電機が発電する電力およびバッテリが蓄電する電力によって賄われるものの、エンジンのアイドリング状態とバッテリの蓄電容量の低下とが重なれば電力余裕確保のためにヒータの電力供給を遮断する必要が生じる。
【０００８】
ヒータの電力供給を遮断すれば酸素濃度センサの温度が下がって活性が保てなくなる虞があり、酸素濃度センサが不活性になればＯ２フィードバック制御を継続できなくなる。Ｏ２フィードバック制御が行えなければ燃焼用混合気の空燃比を理論空燃比に保てなくなり、場合によってはエンジン回転数が不安定に陥り、燃焼が不安定になって排気ガス中の大気汚染物質が増加し、さらにエンジン停止に至る。
【０００９】
そこで、本発明は、電力不足などによってアイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジンであっても、アイドリングを安定可能なエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため本発明に係るエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの吸気量を変更するスロットルバルブが全閉状態か否かを検知するスロットルセンサと、前記エンジンの回転数を測定するエンジン回転数センサと、前記スロットルセンサが検知する前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジン回転数センサが測定する前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部と、前記エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサを加熱するヒータと、前記アイドリング判断部の判断が非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度センサが測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、前記アイドリング判断部の判断がアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記ヒータへの給電を継続的または断続的に停止する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るエンジンの空燃比制御方法は、エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定し、スロットルバルブが全閉状態か否かを検知し、前記エンジンの回転数を測定し、前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断し、前記エンジンが非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、前記エンジンがアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記酸素濃度を測定する酸素濃度センサを加熱するヒータへの給電を継続的または断続的に停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力不足などによってアイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジンであっても、燃焼用混合気の空燃比を理論空燃比もしくはこれに近い空燃比に保つことが可能なエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法を提案できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置が適用された自動二輪車を示す左側面図。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置を示すシステム構成図。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したフローチャート。
【図４】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法の実施の形態について、図１から図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置が適用された自動二輪車を示す左側面図である。
【００１６】
本実施形態において、前後、左右、上下の表現は、車両乗車時の運転者を基準にする。
【００１７】
図１に示すように自動二輪車１は、所謂スクータ型の車両である。自動二輪車１は、車体フレーム２と、車体フレーム２の前端部に左右方向へ回転自在に軸支されたステアリング機構３と、ステアリング機構３の下端部に軸支された前輪５と、ステアリング機構３に設けられた前輪懸架装置６と、車体フレーム２の後部に上下方向へ揺動自在に軸支されたパワーユニット７と、パワーユニット７の後端部に軸支された後輪８と、車体フレーム２とパワーユニット７との間に架設された後輪懸架装置９と、を備える。
【００１８】
車体フレーム２は、アンダーボーン型であり、前頭部のステアリングパイプ１１と、ステアリングパイプ１１の後部から下方へ向かって延びるメインフレーム１２と、メインフレーム１２の下部から後斜め上方へ向かって延び留左右一対のリアフレーム１３と、を備える。ステアリングパイプ１１は、ハンドルバー１５を含むステアリング機構３を回転自在に軸支する。メインフレーム１２は、リンク部材１６を介してパワーユニット７を支持する後端部を有する。
【００１９】
パワーユニット７は、エンジン１８および伝動装置１９を一体に備えるユニットである。また、パワーユニット７は、エンジン１８へ吸気を導く吸気管２１と、エンジン１８から排気を導く排気管２２と、吸気管２１の途中に設けられたスロットルボディ２３と、を備える。伝動装置１９は、後輪８を軸支する。
【００２０】
後輪懸架装置９は、パワーユニット７および後輪８を緩衝懸架する。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置を示すシステム構成図である。
【００２２】
図２に示すように、エンジン１８の空燃比制御装置３１は、エンジン１８の吸気量を変更するスロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知するスロットルセンサ３３と、エンジン１８の回転数を測定するエンジン回転数センサ３５と、スロットルセンサ３３が検知するスロットルバルブ３２の全閉状態およびエンジン回転数センサ３５が測定するエンジン１８の回転数からエンジン１８がアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部３６と、エンジン１８の排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサ３７と、酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８と、アイドリング判断部３６の判断が非アイドリング状態のとき、酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、アイドリング判断部３６の判断がアイドリング状態のとき、時系列における補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともにヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止するエレクトリックコントロールユニット４３(制御部)と、を備える。
【００２３】
エンジン１８は、クランクシャフト（図示省略）から動力を得て発電する発電機４１を備える。インジェクタ４２は、吸気管２１のうちエンジン１８とスロットルボディ２３との間の部分にあり、燃料を吸気流路に噴射する。
【００２４】
スロットルバルブ３２は、スロットルボディ２３に収容された絞り弁であり、アクセルグリップ（図示省略）の操作量に応じて吸気管２１内の吸気流路の断面積を変化させて吸気量の制御を行う。具体的には、スロットルバルブ３２は、バタフライバルブである。なお、スロットルバルブ３２が全閉状態であっても、エンジン１８のアイドリングを維持可能な吸気量は確保される。
【００２５】
スロットルセンサ３３は、スロットルバルブ３２の弁開度を検知するものであり、具体的には、スロットルバルブ３２の回転角を検知する。スロットルセンサ３３は、スロットルバルブ３２の弁開度からスロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知する。
【００２６】
酸素濃度センサ３７は、排気管２２中に設けられる。
【００２７】
エレクトリックコントロールユニット４３（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ 以下、単に「ＥＣＵ」という。）は、エンジン１８の運転制御を行う制御部である。ＥＣＵ４３は、スロットルセンサ３３の検知信号、エンジン回転数センサ３５の検知信号および酸素濃度センサ３７の測定信号を入力信号として取得する入力回路（図示省略）と、中央演算処理ユニット（図示省略、以下、「ＣＰＵ」という。）と、ＣＰＵが実行する各種演算プログラムおよび演算結果などを記憶する記憶回路（図示省略）と、インジェクタ４２に制御信号を出力する出力回路（図示省略）と、を備える。
【００２８】
また、ＥＣＵ４３は、アイドリング判断部３６と、燃料供給量制御部３９と、ヒータ制御部４０と、を有する。アイドリング判断部３６、燃料供給量制御部３９およびヒータ制御部４０は、演算プログラムである。
【００２９】
アイドリング判断部３６は、スロットルバルブ３２が全閉状態であり、かつエンジン１８の回転数が予め設定するアイドリング範囲（例えば、１０００ｒｐｍ±１００ｒｐｍ）であるとき、エンジン１８がアイドリング状態にあると判断し、その他のときは、非アイドリング状態にあると判断する。アイドリング判断部３６は、判断結果を記憶部に書き込みもしくは更新する。アイドリング判断部３６による判断結果は、燃料供給量制御部３９などの演算プログラムから参照できる。
【００３０】
燃料供給量制御部３９は、入力信号からインジェクタ４２の制御信号を算出し、ＥＣＵ４３は、この制御信号に基づいてインジェクタ４２の燃料噴射量の制御を行う。また、燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態にあるか否かによって制御信号の算出方法を異ならせる。
【００３１】
先ず、燃料供給量制御部３９は、エンジン１８が非アイドリング状態のとき、すなわち、参照するアイドリング判断部３６の判断結果が非アイドリング状態のとき、酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を時々刻々（具体的には、所定の時間間隔毎に）算出してインジェクタ４２の燃料供給量の制御を行う（所謂、Ｏ２フィードバック制御を行う。）。また、燃料供給量制御部３９は、Ｏ２フィードバック制御とともにヒータ３８へ給電、加熱して酸素濃度センサ３７の活性を保つ。
【００３２】
他方、燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態のとき、すなわち、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき、初期においてはＯ２フィードバック制御を継続しつつ、補正係数の時間的変化を監視する。そして、燃料供給量制御部３９は、補正係数の時間的変化が予め定める所定の範囲に収束すると、補正係数の代表値を算定する。補正係数の代表値を算定した後、燃料供給量制御部３９は、補正係数の代表値を維持してインジェクタ４２の燃料供給量の制御を維持、継続して行う。
【００３３】
ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態にあるか否かによってヒータ３８の加熱条件を切り換える。
【００３４】
先ず、ヒータ制御部４０は、エンジン１８が非アイドリング状態のとき、酸素濃度センサ３７の温度が活性化温度に達していなければ正確な酸素濃度を取得できずに燃料供給量制御部３９におけるＯ２フィードバック制御に支障をきたしてしまうので、ヒータ３８へ給電、加熱して酸素濃度センサ３７の活性を得る。
【００３５】
他方、ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態のとき、すなわち、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき、燃料供給量制御部３９において補正係数の代表値が算定された後、ヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止する。
【００３６】
ここで、エンジン１８がアイドリング状態のときに燃料供給量制御部３９が行うインジェクタ４２の燃料供給量制御およびヒータ制御部４０が行うヒータ３８の加熱条件制御をアイドリング時燃料供給制御と呼ぶ。
【００３７】
また、エンジン１８の空燃比制御装置３１は、ＥＣＵ４３に接続されたバッテリ４５を備える。
【００３８】
バッテリ４５は、発電機４１によって充電される二次電池であり、発電機４１とともに自動二輪車１で消費される電力を賄う。
【００３９】
アイドリング時燃料供給制御について、詳述する。
【００４０】
図３は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したフローチャートである。
【００４１】
図４は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したタイミングチャートである。
【００４２】
図３および図４に示すように、エンジン１８の空燃比制御方法であるアイドリング時燃料供給制御は、エンジン１８の排気ガスの酸素濃度を測定し、スロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知し、エンジン１８の回転数を測定し、スロットルバルブ３２の全閉状態およびエンジン１８の回転数からエンジン１８がアイドリング状態か否かを判断し、エンジン１８が非アイドリング状態のとき、酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、エンジン１８がアイドリング状態のとき、時系列における補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに酸素濃度を測定する酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止する。
【００４３】
より具体的には、エンジン１８の空燃比制御装置３１の燃料供給量制御部３９は、ステップＳ１でアイドリング判断部３６を参照し、エンジン１８がアイドリング状態か否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態か否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態のとき（つまり、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のときであり、図４中のアイドリング範囲α）、ステップＳ２へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９は終了する。なお、燃料供給量制御部３９は、終了するとステップＳ１から再開する。
【００４４】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ２で酸素濃度センサ３７が正常か否かを判断する。酸素濃度センサ３７が正常（故障していない）であればステップＳ３へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９は終了する。
【００４５】
酸素濃度センサ３７が正常か否かの判断は、スロットルバルブ３２が全閉状態になるのと略同時（若干の時間遅れをともなう）に酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から空燃比を算出し、もしくは酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度を直接監視して行う。例えば、算出した空燃比が理論空燃比に比べて極めて大きい（所謂、リーン）状態であれば、酸素濃度センサ３７は正常であり、その他の場合は異常である。なお、酸素濃度センサ３７が正常か否かの判断（換言すれば、酸素濃度センサ３７の故障判定）を行うステップＳ２は、アイドリング判断部３６のような個別の演算プログラムでも良い。
【００４６】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ３で酸素濃度センサ３７の活性化が必要か否かを判断する。酸素濃度センサ３７の活性化が必要であればステップＳ４へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９は終了する。
【００４７】
酸素濃度センサ３７の活性化が必要か否かの判断は、スロットルバルブ３２が全閉状態になるのと略同時（若干の時間遅れをともなう）に酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から空燃比を算出し、もしくは酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度を直接監視して行う。例えば、算出した空燃比が理論空燃比に比べて大きい（所謂、弱リーン）状態であれば、酸素濃度センサ３７は活性化を要し、その他の場合は活性化を要しない。なお、酸素濃度センサ３７の活性化が必要か否かの判断を行うステップＳ３は、アイドリング判断部３６のような個別の演算プログラムでも良い。
【００４８】
次に、ヒータ制御部４０は、ステップＳ４でバッテリ４５がヒータ３８の加熱に必要な蓄電力を有するか否かを判断する。バッテリ４５の蓄電力がヒータ３８の加熱に十分であればステップＳ６に進む。その他の場合、ヒータ制御部４０はステップＳ５に進む。
【００４９】
バッテリ４５がヒータ３８の加熱に必要な蓄電力を有するか否かの判断は、バッテリ４５の出力電圧を監視して行う。なお、バッテリ４５がヒータ３８の加熱に必要な蓄電力を有するか否かの判断を行うステップＳ４は、アイドリング判断部３６のような個別の演算プログラムでも良い。
【００５０】
次に、ヒータ制御部４０は、ステップＳ５でヒータ３８の給電を遮断して終了する。
【００５１】
他方、ヒータ制御部４０は、ステップＳ６でアイドリング判断部３６を参照し、エンジン１８がアイドリング状態か否かを判断する。ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態のとき（具体的には、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき）、ステップＳ７へ進む。その他の場合、ヒータ制御部４０は終了する。ヒータ制御部４０は、ステップＳ６でエンジン１８がアイドリング状態を継続しているか否かを監視する。
【００５２】
次に、ヒータ制御部４０は、ステップＳ７でヒータ３８の給電を継続する。なお、ヒータ制御部４０は、エンジン１８が非アイドル状態であればヒータ３８の加熱を常時継続し、かつエンジン１８が非アイドル状態からアイドル状態に移行してもステップＳ７まではヒータ３８の加熱を継続する。
【００５３】
ステップＳ１からステップＳ７は、図４中の区間Ａで進行する。
【００５４】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ８でＯ２フィードバック制御の補正係数が安定しているか否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、Ｏ２フィードバック制御の補正係数が安定すれば、ステップＳ９へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９はステップＳ４へ戻る。燃料供給量制御部３９は、Ｏ２フィードバック制御の補正係数が安定するまではステップＳ４からステップＳ８を繰り返し、繰り返し期間においてバッテリ４５の蓄電力がヒータ３８の加熱に不十分になったり、エンジン１８が非アイドリング状態になったりすると、アイドリング時燃料供給制御を終了する。
【００５５】
Ｏ２フィードバック制御の補正係数が安定しているか否かの判断は、予め定める所定の期間における補正係数の時間的変化を監視して行う。補正係数の時間的変化の監視は、統計的な手法によって行い、例えば、予め定める所定の期間毎に補正係数の偏差σを算出して、偏差σが予め定める所定の範囲（例えば、偏差σが補正係数の中央値の１％以下）に収束すれば、補正係数は安定であり、その他の場合は不安定である。予め定める所定の範囲は、時系列における補正係数から算出する偏差の範囲である。
【００５６】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ９で補正係数の代表値ｍを決定する。補正係数の代表値ｍは、統計的な手法によって算出する値であり、略理論空燃比を維持しつつエンジン１８のアイドリング状態を継続可能な補正係数である。例えば、補正係数の代表値ｍは、時系列における補正係数から算出する平均値である。また、補正係数の代表値ｍは、時系列における前記補正係数から算出する中央値でもよい。
【００５７】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ１０で補正係数の代表値ｍを維持する。補正係数は、Ｏ２フィードバック制御の過程で刻々と算出される値であるが、ステップＳ１０は、補正係数の安定（ステップＳ８）および代表値ｍの算出（ステップＳ９）を経て得られた補正係数の代表値ｍを維持しつつ、補正係数の更新を抑制する。
【００５８】
ステップＳ８からステップＳ１０は、図４中の区間Ｂで進行する。
【００５９】
次に、燃料供給量制御部３９はステップＳ１１で補正係数の算出を一旦停止し、ヒータ制御部４０はステップＳ１２でヒータ３８への給電を一旦停止する。
【００６０】
ヒータ制御部４０はステップＳ１２の処理を終えると、酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８の給電を遮断し、一方、燃料供給量制御部３９は補正係数を更新することなく、補正係数の代表値ｍを使用してＯ２フィードバック制御を継続する。ヒータ３８の給電遮断によって仮に酸素濃度センサ３７が不活性になっても、燃料供給量制御部３９は、補正係数の代表値ｍを使用してＯ２フィードバック制御を継続できる。
【００６１】
次に、燃料供給量制御部３９およびヒータ制御部４０は、ステップＳ１３でアイドリング判断部３６を参照し、エンジン１８がアイドリング状態か否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態のとき（具体的には、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき）、ステップＳ１３を継続する。その他の場合、ステップＳ１４に進む。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態であれば、補正係数の代表値ｍを使用するＯ２フィードバック制御の継続を行い、ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態であれば、ヒータ３８の給電遮断の継続を行う。
【００６２】
ステップＳ１１からステップＳ１３は、図４中の区間Ｃで進行する。
【００６３】
なお、ヒータ制御部４０は、ステップＳ１１からステップＳ１３が継続する期間中（図４中の区間Ｃ）、ヒータ３８への給電を継続的に遮断するのみならず、断続的に遮断しても良い（図４中の区間Ｃの破線条件）。
【００６４】
他方、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ１４で補正係数の代表値ｍを破棄し、ステップＳ１５で補正係数の算出を再開する。ヒータ制御部４０は、ステップＳ１６でヒータ３８への給電を再開して終了する。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８が非アイドリング状態になると、酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を時々刻々算出して燃料供給量の制御を行う。
【００６５】
ステップＳ１４からステップＳ１６は、図４中の区間Ｄで進行する。
【００６６】
このように、ＥＣＵ４３は、エンジン１８がアイドリング状態になり、かつＯ２フィードバック制御の補正係数が安定すると、ヒータ３８の給電を遮断して酸素濃度センサ３７の出力に頼らず、補正係数の代表値を使用してＯ２フィードバック制御を継続する。このとき、ＥＣＵ４３は、酸素濃度センサ３７が活性化されているか否かによらず、ほぼ理論空燃比を保ちつつ（所謂、ストイキ）エンジン１８のアイドリングを維持できる。しかも、エンジン１８がアイドリング中、発電機４１の発電量が低下するものの、ＥＣＵ４３は、ヒータ３８の給電を遮断して他系統の電力を確保する。
【００６７】
したがって、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、酸素濃度センサ３７が活性化されているか否かによらず、ほぼ理論空燃比を保ちつつ（所謂、ストイキ）エンジン１８のアイドリングを維持できる。
【００６８】
また、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、エンジン１８がアイドリング状態で安定すれば、ヒータ３８の給電を継続的または断続的に遮断して消費電力を低減できる。この消費電力の低減は、より小型、小発電量の発電機４１の適用を許容し、ひいてはエンジン１８の負荷（損失）の低減にも寄与し、エンジン１８の燃費や出力の向上にも寄与する。
【００６９】
さらに、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、燃料としてアルコール含有燃料の採用、ブリーザエアの影響などエンジン１８のアイドリングの安定化にとって外乱要素となる事象に対しても安定したアイドリングを維持できるロバスト性の高いものである。
【００７０】
さらにまた、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、エンジン１８のアイドリングの都度、補正係数の代表値を算定するので、補正係数の代表値に相当する設定値を予め記憶部に記憶する必要が無い。
【００７１】
したがって、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法によれば、電力不足などによってアイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジン１８であっても、アイドリングを安定できる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
３ ステアリング機構
５ 前輪
６ 前輪懸架装置
７ パワーユニット
８ 後輪
９ 後輪懸架装置
１１ ステアリングパイプ
１２ メインフレーム
１３ リアフレーム
１５ ハンドルバー
１６ リンク部材
１８ エンジン
１９ 伝動装置
２１ 吸気管
２２ 排気管
２３ スロットルボディ
３１ 空燃比制御装置
３２ スロットルバルブ
３３ スロットルセンサ
３５ エンジン回転数センサ
３６ アイドリング判断部
３７ 酸素濃度センサ
３８ ヒータ
３９ 燃料供給量制御部
４０ ヒータ制御部
４１ 発電機
４２ インジェクタ
４３ エレクトリックコントロールユニット（ＥＣＵ）
４５ バッテリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃度センサによって排気ガス中の酸素濃度を測定し、測定した酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比になるように燃料供給量の制御を行うエンジンの空燃比制御装置が知られている。なお、排気ガス中の酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比になるように燃料供給量の制御を行うことを「Ｏ２フィードバック制御」と呼ぶ。
【０００３】
酸素濃度センサは、センサ自体の温度が活性化温度に達していなければ酸素濃度を正確に測定できない。そこで、空燃比制御装置は、酸素濃度センサの活性を得るために酸素濃度センサを加熱するヒータを備える。ヒータは、電気ヒータであり、エンジンの発電機（オルタネータ）から電力を得て発熱する（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−９３１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
５０ｃｃクラスや１２５ｃｃクラスの小排気量のエンジンは、発電による負荷（損失）が出力の低下に及ぼす影響が大きい。そこで、小排気量のエンジンは、発電機の発電量を極力抑えてエンジンの負荷を軽減する。
【０００６】
しかし、発電機の発電量を抑えると、エンジンのアイドリング状態（すなわち、エンジン回転数が低い状態）における発電量は相当低下し、電力に余裕がなくなる。
【０００７】
一方、ヒータを含むエンジン等の電力は、発電機が発電する電力およびバッテリが蓄電する電力によって賄われるものの、エンジンのアイドリング状態とバッテリの蓄電容量の低下とが重なれば電力余裕確保のためにヒータの電力供給を遮断する必要が生じる。
【０００８】
ヒータの電力供給を遮断すれば酸素濃度センサの温度が下がって活性が保てなくなる虞があり、酸素濃度センサが不活性になればＯ２フィードバック制御を継続できなくなる。Ｏ２フィードバック制御が行えなければ燃焼用混合気の空燃比を理論空燃比に保てなくなり、場合によってはエンジン回転数が不安定に陥り、燃焼が不安定になって排気ガス中の大気汚染物質が増加し、さらにエンジン停止に至る。
【０００９】
そこで、本発明は、電力不足などによってアイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジンであっても、アイドリングを安定可能なエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため本発明に係るエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの吸気量を変更するスロットルバルブが全閉状態か否かを検知するスロットルセンサと、前記エンジンの回転数を測定するエンジン回転数センサと、前記スロットルセンサが検知する前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジン回転数センサが測定する前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部と、前記エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、前記酸素濃度センサを加熱するヒータと、前記アイドリング判断部の判断が非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度センサが測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、前記アイドリング判断部の判断がアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記ヒータへの給電を継続的または断続的に停止する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るエンジンの空燃比制御方法は、エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定し、スロットルバルブが全閉状態か否かを検知し、前記エンジンの回転数を測定し、前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断し、前記エンジンが非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、前記エンジンがアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記酸素濃度を測定する酸素濃度センサを加熱するヒータへの給電を継続的または断続的に停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力不足などによってアイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジンであっても、燃焼用混合気の空燃比を理論空燃比もしくはこれに近い空燃比に保つことが可能なエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法を提案できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置が適用された自動二輪車を示す左側面図。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置を示すシステム構成図。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したフローチャート。
【図４】本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るエンジンの空燃比制御装置およびエンジンの空燃比制御方法の実施の形態について、図１から図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置が適用された自動二輪車を示す左側面図である。
【００１６】
本実施形態において、前後、左右、上下の表現は、車両乗車時の運転者を基準にする。
【００１７】
図１に示すように自動二輪車１は、所謂スクータ型の車両である。自動二輪車１は、車体フレーム２と、車体フレーム２の前端部に左右方向へ回転自在に軸支されたステアリング機構３と、ステアリング機構３の下端部に軸支された前輪５と、ステアリング機構３に設けられた前輪懸架装置６と、車体フレーム２の後部に上下方向へ揺動自在に軸支されたパワーユニット７と、パワーユニット７の後端部に軸支された後輪８と、車体フレーム２とパワーユニット７との間に架設された後輪懸架装置９と、を備える。
【００１８】
車体フレーム２は、アンダーボーン型であり、前頭部のステアリングパイプ１１と、ステアリングパイプ１１の後部から下方へ向かって延びるメインフレーム１２と、メインフレーム１２の下部から後斜め上方へ向かって延び留左右一対のリアフレーム１３と、を備える。ステアリングパイプ１１は、ハンドルバー１５を含むステアリング機構３を回転自在に軸支する。メインフレーム１２は、リンク部材１６を介してパワーユニット７を支持する後端部を有する。
【００１９】
パワーユニット７は、エンジン１８および伝動装置１９を一体に備えるユニットである。また、パワーユニット７は、エンジン１８へ吸気を導く吸気管２１と、エンジン１８から排気を導く排気管２２と、吸気管２１の途中に設けられたスロットルボディ２３と、を備える。伝動装置１９は、後輪８を軸支する。
【００２０】
後輪懸架装置９は、パワーユニット７および後輪８を緩衝懸架する。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置を示すシステム構成図である。
【００２２】
図２に示すように、エンジン１８の空燃比制御装置３１は、エンジン１８の吸気量を変更するスロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知するスロットルセンサ３３と、エンジン１８の回転数を測定するエンジン回転数センサ３５と、スロットルセンサ３３が検知するスロットルバルブ３２の全閉状態およびエンジン回転数センサ３５が測定するエンジン１８の回転数からエンジン１８がアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部３６と、エンジン１８の排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサ３７と、酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８と、アイドリング判断部３６の判断が非アイドリング状態のとき、酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、アイドリング判断部３６の判断がアイドリング状態のとき、時系列における補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともにヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止するエレクトリックコントロールユニット４３(制御部)と、を備える。
【００２３】
エンジン１８は、クランクシャフト（図示省略）から動力を得て発電する発電機４１を備える。インジェクタ４２は、吸気管２１のうちエンジン１８とスロットルボディ２３との間の部分にあり、燃料を吸気流路に噴射する。
【００２４】
スロットルバルブ３２は、スロットルボディ２３に収容された絞り弁であり、アクセルグリップ（図示省略）の操作量に応じて吸気管２１内の吸気流路の断面積を変化させて吸気量の制御を行う。具体的には、スロットルバルブ３２は、バタフライバルブである。なお、スロットルバルブ３２が全閉状態であっても、エンジン１８のアイドリングを維持可能な吸気量は確保される。
【００２５】
スロットルセンサ３３は、スロットルバルブ３２の弁開度を検知するものであり、具体的には、スロットルバルブ３２の回転角を検知する。スロットルセンサ３３は、スロットルバルブ３２の弁開度からスロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知する。
【００２６】
酸素濃度センサ３７は、排気管２２中に設けられる。
【００２７】
エレクトリックコントロールユニット４３（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ 以下、単に「ＥＣＵ」という。）は、エンジン１８の運転制御を行う制御部である。ＥＣＵ４３は、スロットルセンサ３３の検知信号、エンジン回転数センサ３５の検知信号および酸素濃度センサ３７の測定信号を入力信号として取得する入力回路（図示省略）と、中央演算処理ユニット（図示省略、以下、「ＣＰＵ」という。）と、ＣＰＵが実行する各種演算プログラムおよび演算結果などを記憶する記憶回路（図示省略）と、インジェクタ４２に制御信号を出力する出力回路（図示省略）と、を備える。
【００２８】
また、ＥＣＵ４３は、アイドリング判断部３６と、燃料供給量制御部３９と、ヒータ制御部４０と、を有する。アイドリング判断部３６、燃料供給量制御部３９およびヒータ制御部４０は、演算プログラムである。
【００２９】
アイドリング判断部３６は、スロットルバルブ３２が全閉状態であり、かつエンジン１８の回転数が予め設定するアイドリング範囲（例えば、１０００ｒｐｍ±１００ｒｐｍ）であるとき、エンジン１８がアイドリング状態にあると判断し、その他のときは、非アイドリング状態にあると判断する。アイドリング判断部３６は、判断結果を記憶部に書き込みもしくは更新する。アイドリング判断部３６による判断結果は、燃料供給量制御部３９などの演算プログラムから参照できる。
【００３０】
燃料供給量制御部３９は、入力信号からインジェクタ４２の制御信号を算出し、ＥＣＵ４３は、この制御信号に基づいてインジェクタ４２の燃料噴射量の制御を行う。また、燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態にあるか否かによって制御信号の算出方法を異ならせる。
【００３１】
先ず、燃料供給量制御部３９は、エンジン１８が非アイドリング状態のとき、すなわち、参照するアイドリング判断部３６の判断結果が非アイドリング状態のとき、酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を時々刻々（具体的には、所定の時間間隔毎に）算出してインジェクタ４２の燃料供給量の制御を行う（所謂、Ｏ２フィードバック制御を行う。）。また、燃料供給量制御部３９は、Ｏ２フィードバック制御とともにヒータ３８へ給電、加熱して酸素濃度センサ３７の活性を保つ。
【００３２】
他方、燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態のとき、すなわち、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき、初期においてはＯ２フィードバック制御を継続しつつ、補正係数の時間的変化を監視する。そして、燃料供給量制御部３９は、補正係数の時間的変化が予め定める所定の範囲に収束すると、補正係数の代表値を算定する。補正係数の代表値を算定した後、燃料供給量制御部３９は、補正係数の代表値を維持してインジェクタ４２の燃料供給量の制御を維持、継続して行う。
【００３３】
ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態にあるか否かによってヒータ３８の加熱条件を切り換える。
【００３４】
先ず、ヒータ制御部４０は、エンジン１８が非アイドリング状態のとき、酸素濃度センサ３７の温度が活性化温度に達していなければ正確な酸素濃度を取得できずに燃料供給量制御部３９におけるＯ２フィードバック制御に支障をきたしてしまうので、ヒータ３８へ給電、加熱して酸素濃度センサ３７の活性を得る。
【００３５】
他方、ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態のとき、すなわち、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき、燃料供給量制御部３９において補正係数の代表値が算定された後、ヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止する。
【００３６】
ここで、エンジン１８がアイドリング状態のときに燃料供給量制御部３９が行うインジェクタ４２の燃料供給量制御およびヒータ制御部４０が行うヒータ３８の加熱条件制御をアイドリング時燃料供給制御と呼ぶ。
【００３７】
また、エンジン１８の空燃比制御装置３１は、ＥＣＵ４３に接続されたバッテリ４５を備える。
【００３８】
バッテリ４５は、発電機４１によって充電される二次電池であり、発電機４１とともに自動二輪車１で消費される電力を賄う。
【００３９】
アイドリング時燃料供給制御について、詳述する。
【００４０】
図３は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したフローチャートである。
【００４１】
図４は、本発明の実施形態に係るエンジンの空燃比制御装置によるアイドリング時燃料供給制御を示したタイミングチャートである。
【００４２】
図３および図４に示すように、エンジン１８の空燃比制御方法であるアイドリング時燃料供給制御は、エンジン１８の排気ガスの酸素濃度を測定し、スロットルバルブ３２が全閉状態か否かを検知し、エンジン１８の回転数を測定し、スロットルバルブ３２の全閉状態およびエンジン１８の回転数からエンジン１８がアイドリング状態か否かを判断し、エンジン１８が非アイドリング状態のとき、酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、エンジン１８がアイドリング状態のとき、時系列における補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに酸素濃度を測定する酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８への給電を継続的または断続的に停止する。
【００４３】
より具体的には、エンジン１８の空燃比制御装置３１の燃料供給量制御部３９は、ステップＳ１でアイドリング判断部３６を参照し、エンジン１８がアイドリング状態か否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態か否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態のとき（つまり、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のときであり、図４中のアイドリング範囲α）、ステップＳ２へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９は終了する。なお、燃料供給量制御部３９は、終了するとステップＳ１から再開する。
【００４４】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ２で酸素濃度センサ３７が正常か否かを判断する。酸素濃度センサ３７が正常（故障していない）であればステップＳ３へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９は終了する。
【００４５】
酸素濃度センサ３７が正常か否かの判断は、スロットルバルブ３２が全閉状態になるのと略同時（若干の時間遅れをともなう）に酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から空燃比を算出し、もしくは酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度を直接監視して行う。例えば、算出した空燃比が理論空燃比に比べて極めて大きい（所謂、リーン）状態であれば、酸素濃度センサ３７は正常であり、その他の場合は異常である。なお、酸素濃度センサ３７が正常か否かの判断（換言すれば、酸素濃度センサ３７の故障判定）を行うステップＳ２は、アイドリング判断部３６のような個別の演算プログラムでも良い。
【００４６】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ３で酸素濃度センサ３７の活性化が必要か否かを判断する。酸素濃度センサ３７の活性化が必要であればステップＳ４へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９は終了する。
【００４７】
酸素濃度センサ３７の活性化が必要か否かの判断は、スロットルバルブ３２が全閉状態になるのと略同時（若干の時間遅れをともなう）に酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度から空燃比を算出し、もしくは酸素濃度センサ３７が測定する酸素濃度を直接監視して行う。例えば、算出した空燃比が理論空燃比に比べて大きい（所謂、弱リーン）状態であれば、酸素濃度センサ３７は活性化を要し、その他の場合は活性化を要しない。なお、酸素濃度センサ３７の活性化が必要か否かの判断を行うステップＳ３は、アイドリング判断部３６のような個別の演算プログラムでも良い。
【００４８】
次に、ヒータ制御部４０は、ステップＳ４でバッテリ４５がヒータ３８の加熱に必要な蓄電力を有するか否かを判断する。バッテリ４５の蓄電力がヒータ３８の加熱に十分であればステップＳ６に進む。その他の場合、ヒータ制御部４０はステップＳ５に進む。
【００４９】
バッテリ４５がヒータ３８の加熱に必要な蓄電力を有するか否かの判断は、バッテリ４５の出力電圧を監視して行う。なお、バッテリ４５がヒータ３８の加熱に必要な蓄電力を有するか否かの判断を行うステップＳ４は、アイドリング判断部３６のような個別の演算プログラムでも良い。
【００５０】
次に、ヒータ制御部４０は、ステップＳ５でヒータ３８の給電を遮断して終了する。
【００５１】
他方、ヒータ制御部４０は、ステップＳ６でアイドリング判断部３６を参照し、エンジン１８がアイドリング状態か否かを判断する。ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態のとき（具体的には、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき）、ステップＳ７へ進む。その他の場合、ヒータ制御部４０は終了する。ヒータ制御部４０は、ステップＳ６でエンジン１８がアイドリング状態を継続しているか否かを監視する。
【００５２】
次に、ヒータ制御部４０は、ステップＳ７でヒータ３８の給電を継続する。なお、ヒータ制御部４０は、エンジン１８が非アイドル状態であればヒータ３８の加熱を常時継続し、かつエンジン１８が非アイドル状態からアイドル状態に移行してもステップＳ７まではヒータ３８の加熱を継続する。
【００５３】
ステップＳ１からステップＳ７は、図４中の区間Ａで進行する。
【００５４】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ８でＯ２フィードバック制御の補正係数が安定しているか否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、Ｏ２フィードバック制御の補正係数が安定すれば、ステップＳ９へ進む。その他の場合、燃料供給量制御部３９はステップＳ４へ戻る。燃料供給量制御部３９は、Ｏ２フィードバック制御の補正係数が安定するまではステップＳ４からステップＳ８を繰り返し、繰り返し期間においてバッテリ４５の蓄電力がヒータ３８の加熱に不十分になったり、エンジン１８が非アイドリング状態になったりすると、アイドリング時燃料供給制御を終了する。
【００５５】
Ｏ２フィードバック制御の補正係数が安定しているか否かの判断は、予め定める所定の期間における補正係数の時間的変化を監視して行う。補正係数の時間的変化の監視は、統計的な手法によって行い、例えば、予め定める所定の期間毎に補正係数の偏差σを算出して、偏差σが予め定める所定の範囲（例えば、偏差σが補正係数の中央値の１％以下）に収束すれば、補正係数は安定であり、その他の場合は不安定である。予め定める所定の範囲は、時系列における補正係数から算出する偏差の範囲である。
【００５６】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ９で補正係数の代表値ｍを決定する。補正係数の代表値ｍは、統計的な手法によって算出する値であり、略理論空燃比を維持しつつエンジン１８のアイドリング状態を継続可能な補正係数である。例えば、補正係数の代表値ｍは、時系列における補正係数から算出する平均値である。また、補正係数の代表値ｍは、時系列における前記補正係数から算出する中央値でもよい。
【００５７】
次に、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ１０で補正係数の代表値ｍを維持する。補正係数は、Ｏ２フィードバック制御の過程で刻々と算出される値であるが、ステップＳ１０は、補正係数の安定（ステップＳ８）および代表値ｍの算出（ステップＳ９）を経て得られた補正係数の代表値ｍを維持しつつ、補正係数の更新を抑制する。
【００５８】
ステップＳ８からステップＳ１０は、図４中の区間Ｂで進行する。
【００５９】
次に、燃料供給量制御部３９はステップＳ１１で補正係数の算出を一旦停止し、ヒータ制御部４０はステップＳ１２でヒータ３８への給電を一旦停止する。
【００６０】
ヒータ制御部４０はステップＳ１２の処理を終えると、酸素濃度センサ３７を加熱するヒータ３８の給電を遮断し、一方、燃料供給量制御部３９は補正係数を更新することなく、補正係数の代表値ｍを使用してＯ２フィードバック制御を継続する。ヒータ３８の給電遮断によって仮に酸素濃度センサ３７が不活性になっても、燃料供給量制御部３９は、補正係数の代表値ｍを使用してＯ２フィードバック制御を継続できる。
【００６１】
次に、燃料供給量制御部３９およびヒータ制御部４０は、ステップＳ１３でアイドリング判断部３６を参照し、エンジン１８がアイドリング状態か否かを判断する。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態のとき（具体的には、参照するアイドリング判断部３６の判断結果がアイドリング状態のとき）、ステップＳ１３を継続する。その他の場合、ステップＳ１４に進む。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８がアイドリング状態であれば、補正係数の代表値ｍを使用するＯ２フィードバック制御の継続を行い、ヒータ制御部４０は、エンジン１８がアイドリング状態であれば、ヒータ３８の給電遮断の継続を行う。
【００６２】
ステップＳ１１からステップＳ１３は、図４中の区間Ｃで進行する。
【００６３】
なお、ヒータ制御部４０は、ステップＳ１１からステップＳ１３が継続する期間中（図４中の区間Ｃ）、ヒータ３８への給電を継続的に遮断するのみならず、断続的に遮断しても良い（図４中の区間Ｃの破線条件）。
【００６４】
他方、燃料供給量制御部３９は、ステップＳ１４で補正係数の代表値ｍを破棄し、ステップＳ１５で補正係数の算出を再開する。ヒータ制御部４０は、ステップＳ１６でヒータ３８への給電を再開して終了する。燃料供給量制御部３９は、エンジン１８が非アイドリング状態になると、酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を時々刻々算出して燃料供給量の制御を行う。
【００６５】
ステップＳ１４からステップＳ１６は、図４中の区間Ｄで進行する。
【００６６】
このように、ＥＣＵ４３は、エンジン１８がアイドリング状態になり、かつＯ２フィードバック制御の補正係数が安定すると、ヒータ３８の給電を遮断して酸素濃度センサ３７の出力に頼らず、補正係数の代表値を使用してＯ２フィードバック制御を継続する。このとき、ＥＣＵ４３は、酸素濃度センサ３７が活性化されているか否かによらず、ほぼ理論空燃比を保ちつつ（所謂、ストイキ）エンジン１８のアイドリングを維持できる。しかも、エンジン１８がアイドリング中、発電機４１の発電量が低下するものの、ＥＣＵ４３は、ヒータ３８の給電を遮断して他系統の電力を確保する。
【００６７】
したがって、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、酸素濃度センサ３７が活性化されているか否かによらず、ほぼ理論空燃比を保ちつつ（所謂、ストイキ）エンジン１８のアイドリングを維持できる。
【００６８】
また、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、エンジン１８がアイドリング状態で安定すれば、ヒータ３８の給電を継続的または断続的に遮断して消費電力を低減できる。この消費電力の低減は、より小型、小発電量の発電機４１の適用を許容し、ひいてはエンジン１８の負荷（損失）の低減にも寄与し、エンジン１８の燃費や出力の向上にも寄与する。
【００６９】
さらに、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、燃料としてアルコール含有燃料の採用、ブリーザエアの影響などエンジン１８のアイドリングの安定化にとって外乱要素となる事象に対しても安定したアイドリングを維持できるロバスト性の高いものである。
【００７０】
さらにまた、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法は、エンジン１８のアイドリングの都度、補正係数の代表値を算定するので、補正係数の代表値に相当する設定値を予め記憶部に記憶する必要が無い。
【００７１】
したがって、本実施形態に係るエンジン１８の空燃比制御装置３１および空燃比制御方法によれば、電力不足などによってアイドリング状態における酸素濃度センサの活性を得難いエンジン１８であっても、アイドリングを安定できる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
３ ステアリング機構
５ 前輪
６ 前輪懸架装置
７ パワーユニット
８ 後輪
９ 後輪懸架装置
１１ ステアリングパイプ
１２ メインフレーム
１３ リアフレーム
１５ ハンドルバー
１６ リンク部材
１８ エンジン
１９ 伝動装置
２１ 吸気管
２２ 排気管
２３ スロットルボディ
３１ 空燃比制御装置
３２ スロットルバルブ
３３ スロットルセンサ
３５ エンジン回転数センサ
３６ アイドリング判断部
３７ 酸素濃度センサ
３８ ヒータ
３９ 燃料供給量制御部
４０ ヒータ制御部
４１ 発電機
４２ インジェクタ
４３ エレクトリックコントロールユニット（ＥＣＵ）
４５ バッテリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気量を変更するスロットルバルブが全閉状態か否かを検知するスロットルセンサと、
前記エンジンの回転数を測定するエンジン回転数センサと、
前記スロットルセンサが検知する前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジン回転数センサが測定する前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部と、
前記エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサを加熱するヒータと、
前記アイドリング判断部の判断が非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度センサが測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、前記アイドリング判断部の判断がアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記ヒータへの給電を継続的または断続的に停止する制御部と、を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】
前記所定の範囲は、時系列における前記補正係数から算出する偏差の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】
前記代表値は、時系列における前記補正係数から算出する平均値であ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空燃比制御装置。
【請求項４】
前記代表値は、時系列における前記補正係数から算出する中央値であ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空燃比制御装置。
【請求項５】
エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定し、
スロットルバルブが全閉状態か否かを検知し、
前記エンジンの回転数を測定し、
前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断し、
前記エンジンが非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、
前記エンジンがアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記酸素濃度を測定する酸素濃度センサを加熱するヒータへの給電を継続的または断続的に停止することを特徴とするエンジンの空燃比制御方法。
【請求項１】
エンジンの吸気量を変更するスロットルバルブが全閉状態か否かを検知するスロットルセンサと、
前記エンジンの回転数を測定するエンジン回転数センサと、
前記スロットルセンサが検知する前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジン回転数センサが測定する前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断するアイドリング判断部と、
前記エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、
前記酸素濃度センサを加熱するヒータと、
前記アイドリング判断部の判断が非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度センサが測定する酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、前記アイドリング判断部の判断がアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記ヒータへの給電を継続的または断続的に停止する制御部と、を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】
前記所定の範囲は、時系列における前記補正係数から算出する偏差の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】
前記代表値は、時系列における前記補正係数から算出する平均値であ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空燃比制御装置。
【請求項４】
前記代表値は、時系列における前記補正係数から算出する中央値であ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空燃比制御装置。
【請求項５】
エンジンの排気ガスの酸素濃度を測定し、
スロットルバルブが全閉状態か否かを検知し、
前記エンジンの回転数を測定し、
前記スロットルバルブの全閉状態および前記エンジンの回転数から前記エンジンがアイドリング状態か否かを判断し、
前記エンジンが非アイドリング状態のとき、前記酸素濃度から燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となる補正係数を算出して燃料供給量の制御を行い、
前記エンジンがアイドリング状態のとき、時系列における前記補正係数の変化が予め定める所定の範囲に収束すると前記補正係数の代表値を維持して燃料供給量の制御を行うとともに前記酸素濃度を測定する酸素濃度センサを加熱するヒータへの給電を継続的または断続的に停止することを特徴とするエンジンの空燃比制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１０７５２０（Ｐ２０１２−１０７５２０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４７４１（Ｐ２０１０−２５４７４１）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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