内燃機関の制御装置
【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御における目標への追従速度の差に起因して、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止することを目的とする。
【解決手段】アイドリング時の実エンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとの偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）が所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンである第１の条件、または、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチである第２の条件が成立する場合に、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行すべく、空燃比フィードバック制御を禁止する。
【解決手段】アイドリング時の実エンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとの偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）が所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンである第１の条件、または、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチである第２の条件が成立する場合に、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行すべく、空燃比フィードバック制御を禁止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御とを行う内燃機関を制御するうえで好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御とを行う内燃機関の電子制御装置が開示されている。この従来の電子制御装置では、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御のうち少なくとも何れか一方の制御量を他方の制御量の変化方向に応じて補正するようにしている。
【０００３】
上記従来の電子制御装置では、より具体的には、アイドル時のエンジン回転数が目標回転数となるようにＩＳＣバルブを介してバイパス空気量を制御し、かつ、アイドル時に酸素センサで検出される空燃比が予め設定された目標空燃比となるように燃料噴射弁から噴射する燃料供給量を制御するようにしたうえで、アイドル時に、目標空燃比と実空燃比との偏差に応じて上記バイパス空気量を補正し、かつ目標回転数と実回転数との偏差に応じて上記燃料供給量を補正するようになっている。上記従来の電子制御装置では、このような制御を行うことによって、両制御系の相互作用により生じるハンチングを防ぎ、アイドル回転数や空燃比を高精度に制御することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２０３９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アイドル回転数制御における目標（目標エンジン回転数）に対するエンジン回転数の追従速度と、空燃比フィードバック制御における目標（目標空燃比）に対する空燃比の追従速度とは異なるものである。より具体的には、目標に対する空燃比の追従速度の方が、目標に対するエンジン回転数の追従速度よりも非常に高い。このような追従速度の違いを踏まえた制御を行わないと、アイドリング時に、内燃機関にストールや過回転が生じてしまう可能性がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御における目標への追従速度の差に起因して、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の実エンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記内燃機関の実空燃比を取得する空燃比取得手段と、
アイドリング時に、前記実エンジン回転数が目標エンジン回転数となるように吸入空気量を調整するアイドル回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、
前記実空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を調整する空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、
前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである第１の条件、または、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記アイドル回転数制御手段および前記空燃比フィードバック制御手段のうちの少なくとも一方を調整する制御調整手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記制御調整手段は、前記第１の条件または前記第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記空燃比フィードバック制御手段の使用を禁止する手段であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段を更に備え、
前記制御調整手段は、前記第１の条件が成立する場合であっても前記失火が検出された場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、上記第１または第２の条件が成立している場合において、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行させることにより、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止することが可能となる。
【００１３】
第２の発明によれば、上記第１または第２の条件が成立している場合において、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行すべく空燃比フィードバック制御が禁止されることになる。これにより、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止することが可能となる。
【００１４】
第３または第４の発明によれば、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずる懸念の低い条件下において、アイドル回転数制御および空燃比フィードバック制御の使用によって、実エンジン回転数および実空燃比をそれぞれの目標値に十分に追従させられるようになる。
【００１５】
第５の発明によれば、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合には、空燃比フィードバック制御の禁止が解除され、その使用が許可される。このため、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合において、内燃機関の過回転防止よりも実空燃比を目標空燃比に収束させることを優先することで、失火に起因する排気エミッションの悪化防止およびエンジンストールの発生防止を確実に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１８】
吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。
【００１９】
スロットルバルブ２２の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２４が配置されている。また、内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４の頂部から燃焼室１４内に突出するように点火プラグ２６が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１４と吸気通路１６、或いは燃焼室１４と排気通路１８を導通状態または遮断状態とするための吸気バルブ２８および排気バルブ３０が設けられている。
【００２０】
また、排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒（三元触媒）３２が配置されている。更に、触媒３２よりも上流側の排気通路１８には、その位置で排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３４が取り付けられている。空燃比センサ３４は、排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。また、触媒３２の下流には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発生する酸素センサ３６が配置されている。
【００２１】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したセンサに加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４２、および、燃焼室１４内の圧力（筒内圧力）を検出するための筒内圧センサ４４が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００２２】
［アイドル回転数制御］
以上のように構成された本実施形態のシステムでは、アイドリング時に、クランク角センサ４２を用いて検出されたエンジン回転数（以下、「実エンジン回転数ＮＥ」と称する）が所定の目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとなるように吸入空気量を調整するアイドル回転数制御（ＩＳＣ：Idle Speed Control）が行われる。より具体的には、このアイドル回転数制御は、例えば、実エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとなるようにスロットルバルブ２２の開度をフィードバック制御することによって実行することができる。また、ＥＣＵ４０には、アイドリング時の実エンジン回転数ＮＥを目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとするためのスロットル開度や吸入空気量がＩＳＣ学習値として記憶されている。尚、アイドル回転数制御は、スロットルバルブ２２の開度調整に代え、或いはそれとともに、スロットルバルブ２２をバイパスするバイパス通路に設けられたＩＳＣバルブの開度調整を利用して吸入空気量を調整することによって行われるものであってもよい。
【００２３】
［空燃比フィードバック制御］
また、本実施形態のシステムでは、内燃機関１０の運転中に、内燃機関１０の実空燃比ＡＦが所定の目標空燃比ＡＦｔａｇ（例えば、理論空燃比）となるように燃料噴射量を調整する空燃比フィードバック制御が行われる。この空燃比フィードバック制御において使用する実空燃比ＡＦとしては、上述した筒内圧センサ４４を用いて算出された値、或いは、空燃比センサ３４およびまたは酸素センサ３６を用いて検出された値が用いられる。尚、筒内圧センサ４４を用いる場合には、当該筒内圧センサ４４により検出された筒内圧力（燃焼圧力）に基づいて所定の関係式に従って燃焼室１４内に供給された燃料の燃焼による発熱量を算出したうえで、当該発熱量に基づいて所定の関係式に従って実空燃比ＡＦを算出することができる。
【００２４】
［実施の形態１の制御］
（アイドル回転数制御における課題）
上記アイドル回転数制御における目標（目標エンジン回転数ＮＥｔａｇ）に対する追従速度と、上記空燃比フィードバック制御における目標（目標空燃比ＡＦｔａｇ）に対する追従速度とは異なるものである。より具体的には、目標に対する空燃比の追従速度の方が、目標に対するエンジン回転数の追従速度よりも非常に高い。このような追従速度の差が生ずるのは、以下のような理由による。すなわち、空燃比フィードバック制御は、排気エミッションの低減要求、内燃機関１０のドライバビリティに対する要求、および失火抑制要求などから、即効性が求められるものである。一方、アイドル回転数のフィードバック制御については、吸入空気量の応答が遅いので、フィードバックを素早く行おうとするとフィードバックが発散し、エンジン回転数のハンチングを誘引してしまうことが懸念される。従って、アイドル回転数の調整は、空燃比の調整に比べてゆっくり動かす必要がある。
【００２５】
上述したような追従速度の違いを踏まえた制御を行わないと、アイドリング時に、内燃機関にストールや過回転が生じてしまう可能性がある。
具体的には、アイドリング時において、実エンジン回転数ＮＥが目標値よりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標値よりもリッチであるケースでは、目標値である理論空燃比となるように空燃比のリーン補正を実施すると、目標への追従速度の緩やかなアイドル回転数制御（による吸入空気量の増量）によって実エンジン回転数ＮＥが高められるよりも先に、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御による空燃比のリーン補正によって実エンジン回転数ＮＥが更に低下し、内燃機関１０がストールしてしまう可能性がある。尚、このようなケースは、例えば、吸気バルブ２８の作動不良のようにスロットルバルブ２２の調整以外の要因で吸入空気量が突然減少した場合に生じ易い。
また、アイドリング時において、実エンジン回転数ＮＥが目標値よりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標値よりもリーンであるケースでは、目標値である理論空燃比となるように空燃比のリッチ補正を実施すると、目標への追従速度の緩やかなアイドル回転数制御（による吸入空気量の減量）によって実エンジン回転数ＮＥが下げられるよりも先に、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御による空燃比のリッチ補正によって実エンジン回転数ＮＥの上昇（過回転）が生じてしまう可能性がある。尚、このようなケースは、例えば、バッテリー交換直後などにおいてＩＳＣ学習値がキャンセルされた場合に生じ易い。付け加えると、ＩＳＣ学習値の初期値は、一般的に、経時的なデポジットの付着によるスロットルバルブ２２の開口面積の減少を考慮して大きく設定されており、これにより、ＩＳＣ学習値のキャンセル直後には、アイドル回転数が高くなる傾向にある。
【００２６】
（実施の形態１の制御の概要）
そこで、本実施形態では、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御における目標への追従速度の差に起因して、アイドリング時に、内燃機関１０にストールや過回転が生ずるのを好適に防止するために、次のような制御を行うようにした。すなわち、アイドリング時の実エンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとの回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ（例えば、３００ｒｐｍ）以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンである第１の条件が成立する場合に、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ（例えば、１００ｒｐｍ）以下となるまで、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにした。具体的には、この第１の条件が成立する場合には、空燃比フィードバック制御を禁止するようにした。ただし、上記第１の条件が成立する場合であっても、失火が検出された場合には、空燃比フィードバック制御の実施を許可するようにした。
【００２７】
また、本実施形態では、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチである第２の条件が成立する場合においても、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ以下となるまで、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにするために、空燃比フィードバック制御を禁止するようにした。
【００２８】
更に、本実施形態では、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチである第３の条件が成立する場合には、アイドル回転数（フィードバック）制御と空燃比フィードバック制御の双方の使用を許可するようにした。また、同様に、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンである第４の条件が成立する場合においても、アイドル回転数（フィードバック）制御と空燃比フィードバック制御の双方の使用を許可するようにした。
【００２９】
（実施の形態１における具体的処理）
図２は、上記の機能を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１０がアイドリング運転状態にあるときに、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。また、上述したアイドリング回転数（フィードバック）制御および空燃比フィードバック制御自体は、それぞれ、別のルーチンを用いて本ルーチンの処理と並行して実行されているものとする。
【００３０】
図２に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ４２の出力を用いて実エンジン回転数ＮＥが取得される（ステップ１００）。次いで、ＥＣＵ４０に記憶されているアイドリング時の目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが取得される（ステップ１０２）。
【００３１】
次に、筒内圧センサ４４の出力を用いて実空燃比ＡＦ（の推定値）が取得される（ステップ１０４）。次いで、現在の目標空燃比ＡＦｔａｇ（例えば、理論空燃比）が取得される（ステップ１０６）。
【００３２】
次に、失火判定フラグＸＭＦが取得される（ステップ１０８）。失火の有無の判定は、例えば、内燃機関１０の回転変動が所定値以上であるか否かの判断、或いは、筒内圧センサ４４の出力波形の変化に基づく判断によって行うことができる。失火判定フラグＸＭＦは、このような手法によって失火が検出された際にＯＮとされるフラグである。
【００３３】
次に、実エンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとの回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ（例えば、３００ｒｐｍ）よりも大きいか否かが判定される（ステップ１１０）。その結果、本ステップ１１０の判定が成立する場合には、実エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥｔａｇよりも高いか否かが判定される（ステップ１１２）。
【００３４】
上記ステップ１１２においてＮＥ＞ＮＥｔａｇが成立すると判定された場合には、次いで、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりも大きいか否かが判定される（ステップ１１４）。その結果、ＡＦ＞ＡＦｔａｇが成立すると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンであると判断できる場合（上記第１の条件が成立する場合）には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される（ステップ１１６）。
【００３５】
次に、失火判定フラグＸＭＦがＯＮでないか否かが判定される（ステップ１１８）。その結果、失火判定フラグＸＭＦがＯＮでない場合、つまり、失火が検出されていない場合には、次いで、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ（例えば、１００ｒｐｍ）よりも小さいか否かが判定される（ステップ１２０）。その結果、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が未だ下側所定値ＤＮＥＬに到達しない間は、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮのままとされ、一方、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬに到達した場合には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＦＦとされる（ステップ１２２）。また、上記ステップ１１８の判定が不成立である場合、つまり、失火判定フラグＸＭＦがＯＮであるために失火が検出されていると判断できる場合には、ステップ１２２に進み、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＦＦとされる。
【００３６】
一方、上記ステップ１１４において、ＡＦ＞ＡＦｔａｇが不成立であると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチであると判断できる場合には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定されることはなく、このため、アイドル回転数（フィードバック）制御および空燃比フィードバック制御の双方の使用が許可される。
【００３７】
また、上記ステップ１１２において、ＮＥ＞ＮＥｔａｇが不成立であると判定された場合には、次いで、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりも小さいか否かが判定される（ステップ１２４）。その結果、ＡＦ＜ＡＦｔａｇが成立すると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチであると判断できる場合（上記第２の条件が成立する場合）には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される（ステップ１２６）。以後、上記ステップ１２０および１２２の処理と同様のステップ１２８および１３０の処理が順次実行される。
【００３８】
一方、上記ステップ１２４において、ＡＦ＜ＡＦｔａｇが不成立であると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンであると判断できる場合には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定されることはなく、このため、アイドル回転数（フィードバック）制御および空燃比フィードバック制御の双方の使用が許可される。
【００３９】
以上説明した図２に示すルーチンによれば、アイドリング時において、上記第１の条件が成立する場合には、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ以下となるまで、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される。本フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮとされている間は、空燃比フィードバック制御の使用が禁止される。このように、上記ルーチンによれば、上記第１の条件が成立している場合に、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行すべく空燃比フィードバック制御が禁止されることになる。その結果、アイドル回転数制御における実エンジン回転数ＮＥの収束のための吸入空気量の減量よりも先に、空燃比フィードバック制御によって実空燃比ＡＦのリッチ補正が行われるのを防止することができる。これにより、アイドリング時に、内燃機関１０の過回転が生ずるのを好適に防止することができる。
【００４０】
また、上記ルーチンによれば、アイドリング時において、上記第２の条件が成立する場合においても、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ以下となるまで、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される。このように、上記第２の条件が成立している場合に、本フラグのＯＮ設定によって、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行すべく空燃比フィードバック制御が禁止されることにより、アイドル回転数制御における実エンジン回転数ＮＥの収束のための吸入空気量の増量よりも先に、空燃比フィードバック制御によって実空燃比ＡＦのリーン補正が行われるのを防止することができる。これにより、アイドリング時に、内燃機関１０にストールが生ずるのを好適に防止することができる。
【００４１】
また、上記ルーチンによれば、上記第３または第４の条件が成立する場合には、アイドル回転数（フィードバック）制御と空燃比フィードバック制御の双方の使用が許可される。これにより、上記第１または第２条件の成立時とは異なり、アイドリング時に内燃機関１０にストールや過回転が生ずる懸念の低い条件下において、上記の２つのフィードバック制御の使用によって、実エンジン回転数ＮＥおよび実空燃比ＡＦをそれぞれの目標値ＮＥｔａｇ、ＡＦｔａｇに十分に追従させられるようになる。
【００４２】
また、上記ルーチンによれば、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合には、空燃比フィードバック制御の禁止が解除され、その使用が許可される。このような処理によれば、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合において、内燃機関１０の過回転防止よりも実空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｔａｇに収束させることを優先することで、失火に起因する排気エミッションの悪化防止およびエンジンストールの発生防止を確実に行えるようになる。
【００４３】
ところで、上述した実施の形態１においては、アイドリング時に上記第１または第２の条件が成立する場合に空燃比フィードバック制御の使用を禁止することにより、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにしている。しかしながら、本発明において、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにするために制御調整手段が行う制御調整の態様は、上記のものに限定されるものではない。すなわち、アイドリング時に上記第１または第２の条件が成立する場合に、例えば、アイドル回転数制御とともに空燃比フィードバック制御の使用を許可しつつ、空燃比フィードバック制御のフィードバックゲインを通常時よりも小さくするなどして、当該空燃比フィードバック制御における目標への追従速度をアイドル回転数制御における目標への追従速度に対して相対的に下げるものであってもよい。或いは、フィードバックの発散が生じない範囲でアイドル回転数制御における目標への追従速度を高めることが可能な場合であれば、アイドリング時に上記第１または第２の条件が成立する場合に、アイドル回転数制御とともに空燃比フィードバック制御の使用を許可しつつ、アイドル回転数制御における目標への追従速度を通常時よりも高めることによって、空燃比フィードバック制御における目標への追従速度をアイドル回転数制御における目標への追従速度に対して相対的に下げるものであってもよい。
【００４４】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「エンジン回転数取得手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「空燃比取得手段」が、上記図２に示すルーチンと並行してアイドル回転数制御を実行することにより前記第１の発明における「アイドル回転数制御手段」が、上記図２に示すルーチンと並行して空燃比フィードバック制御を実行することにより前記第１の発明における「空燃比フィードバック制御手段」が、上記ステップ１１０〜１３０の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「制御調整手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０８および１１８の処理を実行することにより前記第５の発明における「失火検出手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 内燃機関
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２２ スロットルバルブ
２４ 燃料噴射弁
３４ 空燃比センサ
３６ 酸素センサ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ
４４ 筒内圧センサ
ＡＦ 実空燃比
ＡＦｔａｇ 目標空燃比
ＤＮＥＨ 上側所定値
ＤＮＥＬ 下側所定値
ＮＥ 実エンジン回転数
ＮＥｔａｇ 目標エンジン回転数
ＸＡＦＦＢＩＮＨ 空燃比フィードバック禁止フラグ
ＸＭＦ 失火判定フラグ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御とを行う内燃機関を制御するうえで好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御とを行う内燃機関の電子制御装置が開示されている。この従来の電子制御装置では、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御のうち少なくとも何れか一方の制御量を他方の制御量の変化方向に応じて補正するようにしている。
【０００３】
上記従来の電子制御装置では、より具体的には、アイドル時のエンジン回転数が目標回転数となるようにＩＳＣバルブを介してバイパス空気量を制御し、かつ、アイドル時に酸素センサで検出される空燃比が予め設定された目標空燃比となるように燃料噴射弁から噴射する燃料供給量を制御するようにしたうえで、アイドル時に、目標空燃比と実空燃比との偏差に応じて上記バイパス空気量を補正し、かつ目標回転数と実回転数との偏差に応じて上記燃料供給量を補正するようになっている。上記従来の電子制御装置では、このような制御を行うことによって、両制御系の相互作用により生じるハンチングを防ぎ、アイドル回転数や空燃比を高精度に制御することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２０３９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アイドル回転数制御における目標（目標エンジン回転数）に対するエンジン回転数の追従速度と、空燃比フィードバック制御における目標（目標空燃比）に対する空燃比の追従速度とは異なるものである。より具体的には、目標に対する空燃比の追従速度の方が、目標に対するエンジン回転数の追従速度よりも非常に高い。このような追従速度の違いを踏まえた制御を行わないと、アイドリング時に、内燃機関にストールや過回転が生じてしまう可能性がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御における目標への追従速度の差に起因して、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止し得る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の実エンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記内燃機関の実空燃比を取得する空燃比取得手段と、
アイドリング時に、前記実エンジン回転数が目標エンジン回転数となるように吸入空気量を調整するアイドル回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、
前記実空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を調整する空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、
前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである第１の条件、または、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記アイドル回転数制御手段および前記空燃比フィードバック制御手段のうちの少なくとも一方を調整する制御調整手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記制御調整手段は、前記第１の条件または前記第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記空燃比フィードバック制御手段の使用を禁止する手段であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第２の発明において、
前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段を更に備え、
前記制御調整手段は、前記第１の条件が成立する場合であっても前記失火が検出された場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、上記第１または第２の条件が成立している場合において、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行させることにより、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止することが可能となる。
【００１３】
第２の発明によれば、上記第１または第２の条件が成立している場合において、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行すべく空燃比フィードバック制御が禁止されることになる。これにより、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずるのを好適に防止することが可能となる。
【００１４】
第３または第４の発明によれば、アイドリング時に内燃機関にストールや過回転が生ずる懸念の低い条件下において、アイドル回転数制御および空燃比フィードバック制御の使用によって、実エンジン回転数および実空燃比をそれぞれの目標値に十分に追従させられるようになる。
【００１５】
第５の発明によれば、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合には、空燃比フィードバック制御の禁止が解除され、その使用が許可される。このため、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合において、内燃機関の過回転防止よりも実空燃比を目標空燃比に収束させることを優先することで、失火に起因する排気エミッションの悪化防止およびエンジンストールの発生防止を確実に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１８】
吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。
【００１９】
スロットルバルブ２２の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２４が配置されている。また、内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４の頂部から燃焼室１４内に突出するように点火プラグ２６が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１４と吸気通路１６、或いは燃焼室１４と排気通路１８を導通状態または遮断状態とするための吸気バルブ２８および排気バルブ３０が設けられている。
【００２０】
また、排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒（三元触媒）３２が配置されている。更に、触媒３２よりも上流側の排気通路１８には、その位置で排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３４が取り付けられている。空燃比センサ３４は、排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。また、触媒３２の下流には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発生する酸素センサ３６が配置されている。
【００２１】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したセンサに加え、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ４２、および、燃焼室１４内の圧力（筒内圧力）を検出するための筒内圧センサ４４が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００２２】
［アイドル回転数制御］
以上のように構成された本実施形態のシステムでは、アイドリング時に、クランク角センサ４２を用いて検出されたエンジン回転数（以下、「実エンジン回転数ＮＥ」と称する）が所定の目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとなるように吸入空気量を調整するアイドル回転数制御（ＩＳＣ：Idle Speed Control）が行われる。より具体的には、このアイドル回転数制御は、例えば、実エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとなるようにスロットルバルブ２２の開度をフィードバック制御することによって実行することができる。また、ＥＣＵ４０には、アイドリング時の実エンジン回転数ＮＥを目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとするためのスロットル開度や吸入空気量がＩＳＣ学習値として記憶されている。尚、アイドル回転数制御は、スロットルバルブ２２の開度調整に代え、或いはそれとともに、スロットルバルブ２２をバイパスするバイパス通路に設けられたＩＳＣバルブの開度調整を利用して吸入空気量を調整することによって行われるものであってもよい。
【００２３】
［空燃比フィードバック制御］
また、本実施形態のシステムでは、内燃機関１０の運転中に、内燃機関１０の実空燃比ＡＦが所定の目標空燃比ＡＦｔａｇ（例えば、理論空燃比）となるように燃料噴射量を調整する空燃比フィードバック制御が行われる。この空燃比フィードバック制御において使用する実空燃比ＡＦとしては、上述した筒内圧センサ４４を用いて算出された値、或いは、空燃比センサ３４およびまたは酸素センサ３６を用いて検出された値が用いられる。尚、筒内圧センサ４４を用いる場合には、当該筒内圧センサ４４により検出された筒内圧力（燃焼圧力）に基づいて所定の関係式に従って燃焼室１４内に供給された燃料の燃焼による発熱量を算出したうえで、当該発熱量に基づいて所定の関係式に従って実空燃比ＡＦを算出することができる。
【００２４】
［実施の形態１の制御］
（アイドル回転数制御における課題）
上記アイドル回転数制御における目標（目標エンジン回転数ＮＥｔａｇ）に対する追従速度と、上記空燃比フィードバック制御における目標（目標空燃比ＡＦｔａｇ）に対する追従速度とは異なるものである。より具体的には、目標に対する空燃比の追従速度の方が、目標に対するエンジン回転数の追従速度よりも非常に高い。このような追従速度の差が生ずるのは、以下のような理由による。すなわち、空燃比フィードバック制御は、排気エミッションの低減要求、内燃機関１０のドライバビリティに対する要求、および失火抑制要求などから、即効性が求められるものである。一方、アイドル回転数のフィードバック制御については、吸入空気量の応答が遅いので、フィードバックを素早く行おうとするとフィードバックが発散し、エンジン回転数のハンチングを誘引してしまうことが懸念される。従って、アイドル回転数の調整は、空燃比の調整に比べてゆっくり動かす必要がある。
【００２５】
上述したような追従速度の違いを踏まえた制御を行わないと、アイドリング時に、内燃機関にストールや過回転が生じてしまう可能性がある。
具体的には、アイドリング時において、実エンジン回転数ＮＥが目標値よりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標値よりもリッチであるケースでは、目標値である理論空燃比となるように空燃比のリーン補正を実施すると、目標への追従速度の緩やかなアイドル回転数制御（による吸入空気量の増量）によって実エンジン回転数ＮＥが高められるよりも先に、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御による空燃比のリーン補正によって実エンジン回転数ＮＥが更に低下し、内燃機関１０がストールしてしまう可能性がある。尚、このようなケースは、例えば、吸気バルブ２８の作動不良のようにスロットルバルブ２２の調整以外の要因で吸入空気量が突然減少した場合に生じ易い。
また、アイドリング時において、実エンジン回転数ＮＥが目標値よりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標値よりもリーンであるケースでは、目標値である理論空燃比となるように空燃比のリッチ補正を実施すると、目標への追従速度の緩やかなアイドル回転数制御（による吸入空気量の減量）によって実エンジン回転数ＮＥが下げられるよりも先に、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御による空燃比のリッチ補正によって実エンジン回転数ＮＥの上昇（過回転）が生じてしまう可能性がある。尚、このようなケースは、例えば、バッテリー交換直後などにおいてＩＳＣ学習値がキャンセルされた場合に生じ易い。付け加えると、ＩＳＣ学習値の初期値は、一般的に、経時的なデポジットの付着によるスロットルバルブ２２の開口面積の減少を考慮して大きく設定されており、これにより、ＩＳＣ学習値のキャンセル直後には、アイドル回転数が高くなる傾向にある。
【００２６】
（実施の形態１の制御の概要）
そこで、本実施形態では、アイドル回転数制御と空燃比フィードバック制御における目標への追従速度の差に起因して、アイドリング時に、内燃機関１０にストールや過回転が生ずるのを好適に防止するために、次のような制御を行うようにした。すなわち、アイドリング時の実エンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとの回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ（例えば、３００ｒｐｍ）以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンである第１の条件が成立する場合に、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ（例えば、１００ｒｐｍ）以下となるまで、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにした。具体的には、この第１の条件が成立する場合には、空燃比フィードバック制御を禁止するようにした。ただし、上記第１の条件が成立する場合であっても、失火が検出された場合には、空燃比フィードバック制御の実施を許可するようにした。
【００２７】
また、本実施形態では、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチである第２の条件が成立する場合においても、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ以下となるまで、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにするために、空燃比フィードバック制御を禁止するようにした。
【００２８】
更に、本実施形態では、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも低く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチである第３の条件が成立する場合には、アイドル回転数（フィードバック）制御と空燃比フィードバック制御の双方の使用を許可するようにした。また、同様に、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ以上である場合において、目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが実エンジン回転数ＮＥよりも高く、かつ実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンである第４の条件が成立する場合においても、アイドル回転数（フィードバック）制御と空燃比フィードバック制御の双方の使用を許可するようにした。
【００２９】
（実施の形態１における具体的処理）
図２は、上記の機能を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、内燃機関１０がアイドリング運転状態にあるときに、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。また、上述したアイドリング回転数（フィードバック）制御および空燃比フィードバック制御自体は、それぞれ、別のルーチンを用いて本ルーチンの処理と並行して実行されているものとする。
【００３０】
図２に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ４２の出力を用いて実エンジン回転数ＮＥが取得される（ステップ１００）。次いで、ＥＣＵ４０に記憶されているアイドリング時の目標エンジン回転数ＮＥｔａｇが取得される（ステップ１０２）。
【００３１】
次に、筒内圧センサ４４の出力を用いて実空燃比ＡＦ（の推定値）が取得される（ステップ１０４）。次いで、現在の目標空燃比ＡＦｔａｇ（例えば、理論空燃比）が取得される（ステップ１０６）。
【００３２】
次に、失火判定フラグＸＭＦが取得される（ステップ１０８）。失火の有無の判定は、例えば、内燃機関１０の回転変動が所定値以上であるか否かの判断、或いは、筒内圧センサ４４の出力波形の変化に基づく判断によって行うことができる。失火判定フラグＸＭＦは、このような手法によって失火が検出された際にＯＮとされるフラグである。
【００３３】
次に、実エンジン回転数ＮＥと目標エンジン回転数ＮＥｔａｇとの回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が上側所定値ＤＮＥＨ（例えば、３００ｒｐｍ）よりも大きいか否かが判定される（ステップ１１０）。その結果、本ステップ１１０の判定が成立する場合には、実エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥｔａｇよりも高いか否かが判定される（ステップ１１２）。
【００３４】
上記ステップ１１２においてＮＥ＞ＮＥｔａｇが成立すると判定された場合には、次いで、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりも大きいか否かが判定される（ステップ１１４）。その結果、ＡＦ＞ＡＦｔａｇが成立すると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンであると判断できる場合（上記第１の条件が成立する場合）には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される（ステップ１１６）。
【００３５】
次に、失火判定フラグＸＭＦがＯＮでないか否かが判定される（ステップ１１８）。その結果、失火判定フラグＸＭＦがＯＮでない場合、つまり、失火が検出されていない場合には、次いで、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ（例えば、１００ｒｐｍ）よりも小さいか否かが判定される（ステップ１２０）。その結果、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が未だ下側所定値ＤＮＥＬに到達しない間は、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮのままとされ、一方、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬに到達した場合には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＦＦとされる（ステップ１２２）。また、上記ステップ１１８の判定が不成立である場合、つまり、失火判定フラグＸＭＦがＯＮであるために失火が検出されていると判断できる場合には、ステップ１２２に進み、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＦＦとされる。
【００３６】
一方、上記ステップ１１４において、ＡＦ＞ＡＦｔａｇが不成立であると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチであると判断できる場合には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定されることはなく、このため、アイドル回転数（フィードバック）制御および空燃比フィードバック制御の双方の使用が許可される。
【００３７】
また、上記ステップ１１２において、ＮＥ＞ＮＥｔａｇが不成立であると判定された場合には、次いで、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりも小さいか否かが判定される（ステップ１２４）。その結果、ＡＦ＜ＡＦｔａｇが成立すると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリッチであると判断できる場合（上記第２の条件が成立する場合）には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される（ステップ１２６）。以後、上記ステップ１２０および１２２の処理と同様のステップ１２８および１３０の処理が順次実行される。
【００３８】
一方、上記ステップ１２４において、ＡＦ＜ＡＦｔａｇが不成立であると判定された場合、つまり、実空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦｔａｇよりもリーンであると判断できる場合には、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定されることはなく、このため、アイドル回転数（フィードバック）制御および空燃比フィードバック制御の双方の使用が許可される。
【００３９】
以上説明した図２に示すルーチンによれば、アイドリング時において、上記第１の条件が成立する場合には、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ以下となるまで、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される。本フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮとされている間は、空燃比フィードバック制御の使用が禁止される。このように、上記ルーチンによれば、上記第１の条件が成立している場合に、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行すべく空燃比フィードバック制御が禁止されることになる。その結果、アイドル回転数制御における実エンジン回転数ＮＥの収束のための吸入空気量の減量よりも先に、空燃比フィードバック制御によって実空燃比ＡＦのリッチ補正が行われるのを防止することができる。これにより、アイドリング時に、内燃機関１０の過回転が生ずるのを好適に防止することができる。
【００４０】
また、上記ルーチンによれば、アイドリング時において、上記第２の条件が成立する場合においても、上記回転数偏差（ＮＥ−ＮＥｔａｇ）の絶対値が下側所定値ＤＮＥＬ以下となるまで、空燃比フィードバック禁止フラグＸＡＦＦＢＩＮＨがＯＮに設定される。このように、上記第２の条件が成立している場合に、本フラグのＯＮ設定によって、目標への追従速度が相対的に高い空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御を優先して実行すべく空燃比フィードバック制御が禁止されることにより、アイドル回転数制御における実エンジン回転数ＮＥの収束のための吸入空気量の増量よりも先に、空燃比フィードバック制御によって実空燃比ＡＦのリーン補正が行われるのを防止することができる。これにより、アイドリング時に、内燃機関１０にストールが生ずるのを好適に防止することができる。
【００４１】
また、上記ルーチンによれば、上記第３または第４の条件が成立する場合には、アイドル回転数（フィードバック）制御と空燃比フィードバック制御の双方の使用が許可される。これにより、上記第１または第２条件の成立時とは異なり、アイドリング時に内燃機関１０にストールや過回転が生ずる懸念の低い条件下において、上記の２つのフィードバック制御の使用によって、実エンジン回転数ＮＥおよび実空燃比ＡＦをそれぞれの目標値ＮＥｔａｇ、ＡＦｔａｇに十分に追従させられるようになる。
【００４２】
また、上記ルーチンによれば、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合には、空燃比フィードバック制御の禁止が解除され、その使用が許可される。このような処理によれば、上記第１の条件が成立する場合であっても失火が検出された場合において、内燃機関１０の過回転防止よりも実空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｔａｇに収束させることを優先することで、失火に起因する排気エミッションの悪化防止およびエンジンストールの発生防止を確実に行えるようになる。
【００４３】
ところで、上述した実施の形態１においては、アイドリング時に上記第１または第２の条件が成立する場合に空燃比フィードバック制御の使用を禁止することにより、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにしている。しかしながら、本発明において、空燃比フィードバック制御に比してアイドル回転数制御が優先して実行されるようにするために制御調整手段が行う制御調整の態様は、上記のものに限定されるものではない。すなわち、アイドリング時に上記第１または第２の条件が成立する場合に、例えば、アイドル回転数制御とともに空燃比フィードバック制御の使用を許可しつつ、空燃比フィードバック制御のフィードバックゲインを通常時よりも小さくするなどして、当該空燃比フィードバック制御における目標への追従速度をアイドル回転数制御における目標への追従速度に対して相対的に下げるものであってもよい。或いは、フィードバックの発散が生じない範囲でアイドル回転数制御における目標への追従速度を高めることが可能な場合であれば、アイドリング時に上記第１または第２の条件が成立する場合に、アイドル回転数制御とともに空燃比フィードバック制御の使用を許可しつつ、アイドル回転数制御における目標への追従速度を通常時よりも高めることによって、空燃比フィードバック制御における目標への追従速度をアイドル回転数制御における目標への追従速度に対して相対的に下げるものであってもよい。
【００４４】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「エンジン回転数取得手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「空燃比取得手段」が、上記図２に示すルーチンと並行してアイドル回転数制御を実行することにより前記第１の発明における「アイドル回転数制御手段」が、上記図２に示すルーチンと並行して空燃比フィードバック制御を実行することにより前記第１の発明における「空燃比フィードバック制御手段」が、上記ステップ１１０〜１３０の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「制御調整手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ１０８および１１８の処理を実行することにより前記第５の発明における「失火検出手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 内燃機関
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２２ スロットルバルブ
２４ 燃料噴射弁
３４ 空燃比センサ
３６ 酸素センサ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ
４４ 筒内圧センサ
ＡＦ 実空燃比
ＡＦｔａｇ 目標空燃比
ＤＮＥＨ 上側所定値
ＤＮＥＬ 下側所定値
ＮＥ 実エンジン回転数
ＮＥｔａｇ 目標エンジン回転数
ＸＡＦＦＢＩＮＨ 空燃比フィードバック禁止フラグ
ＸＭＦ 失火判定フラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の実エンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記内燃機関の実空燃比を取得する空燃比取得手段と、
アイドリング時に、前記実エンジン回転数が目標エンジン回転数となるように吸入空気量を調整するアイドル回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、
前記実空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を調整する空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、
前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである第１の条件、または、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記アイドル回転数制御手段および前記空燃比フィードバック制御手段のうちの少なくとも一方を調整する制御調整手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御調整手段は、前記第１の条件または前記第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記空燃比フィードバック制御手段の使用を禁止する手段であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段を更に備え、
前記制御調整手段は、前記第１の条件が成立する場合であっても前記失火が検出された場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の実エンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記内燃機関の実空燃比を取得する空燃比取得手段と、
アイドリング時に、前記実エンジン回転数が目標エンジン回転数となるように吸入空気量を調整するアイドル回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、
前記実空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を調整する空燃比フィードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段と、
前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである第１の条件、または、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記アイドル回転数制御手段および前記空燃比フィードバック制御手段のうちの少なくとも一方を調整する制御調整手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御調整手段は、前記第１の条件または前記第２の条件が成立する場合に、前記空燃比フィードバック制御に比して前記アイドル回転数制御が優先して実行されるように、前記空燃比フィードバック制御手段の使用を禁止する手段であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも低く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリッチである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御調整手段は、前記アイドリング時の前記実エンジン回転数と前記目標エンジン回転数との偏差が前記所定値以上である場合において、前記目標エンジン回転数が前記実エンジン回転数よりも高く、かつ前記実空燃比が前記目標空燃比よりもリーンである条件が成立する場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段を更に備え、
前記制御調整手段は、前記第１の条件が成立する場合であっても前記失火が検出された場合には、前記空燃比フィードバック制御の使用を許可することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−７７７１９（Ｐ２０１２−７７７１９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５７６１（Ｐ２０１０−２２５７６１）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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