(57)【要約】【課題】  空燃比フィードバック制御において混合気のオーバリッチおよびオーバリーンを防止する。【解決手段】  空燃比設定部５０は、エンジンの状態に応じて目標空燃比ＫＣＭＤを設定する。空燃比補正係数算出部５１は、ＬＡＦセンサ１５で検出された検出空燃比ＫＡＣＴが目標空燃比ＫＣＭＤに収斂するように空燃比を制御する空燃比補正係数ＫＡＦを算出する。下限値制限部５２は空燃比補正係数ＫＡＦが下限値を下回らないように制限をかける。上限値制限部５３は空燃比補正係数ＫＡＦが上限値を上回らないように制限をかける。基本燃料噴射時間決定部５４は、基本燃料噴射時間ＴＩＭを算出する。燃料噴射時間算出部５５は、目標空燃比ＫＣＭＤ、空燃比補正係数ＫＡＦ、基本燃料噴射時間ＴＩＭ等、種々のエンジンパラメータに基づいて燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出し、検出された空燃比が目標空燃比に収斂するように燃料供給量を制御するエンジンの空燃比フィードバック制御装置において、
エンジンの運転状態に応じて前記目標空燃比を補正する空燃比補正手段を備え、
該空燃比補正手段が、予め設定された上限値および下限値の範囲内で前記目標空燃比を補正するように構成されたことを特徴とする空燃比フィードバック制御装置。
【請求項２】
前記目標空燃比の上限値および下限値が、理論空燃比に対してそれぞれ上下に設けられていることを特徴とする請求項１記載の空燃比フィードバック制御装置。
【請求項３】
前記目標空燃比の上限値および下限値が、理論空燃比に対して上下２０％の範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の空燃比フィードバック制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比フィードバック制御装置に関し、特に、空燃比のオーバリッチおよびオーバリーンを防止するのに好適な内燃機関の空燃比フィードバック制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（以下、「エンジン」という）では、排気ガス中の酸素濃度に基づいて検出された空燃比を目標空燃比に収斂させるように空燃比補正係数を決定し、この空燃比補正係数によって燃料噴射弁の基本燃料噴射時間を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。このような空燃比フィードバック制御では、エンジンの運転状態に適切に対応した空燃比に制御されており、空燃比の精度を向上させるための学習制御も同時に行われている。
【０００３】
しかし、特に冷間状態から始動した時などに、オイル成分や燃焼しきれなかった燃料が空燃比センサに付着することがあり、この場合、実際の空燃比と無関係にリッチ状態と認識してしまう恐れがある。そこで、本出願人はエンジンの始動時の温度に応じて空燃比補正係数の下限値を制限してオーバリーンになるのを防止するようにした制御装置が先に提案している（特開２００３−８３１３３号公報）。
【特許文献１】特開２００３−８３１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された制御装置では、エンジン始動時温度（すなわち冷却水温）に応じて空燃比の補正係数に下限値を設けているが、始動領域以外の運転領域においては、このような補正係数の限界を設けていないので、空燃比が不安定になるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、始動時以外の運転領域でもオーバリッチやオーバリーンを防止することができるエンジンの空燃比フィードバック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】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明は、燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出し、検出された空燃比が目標空燃比に収斂するように燃料供給量を制御するエンジンの空燃比フィードバック制御装置において、エンジンの運転状態に応じて前記目標空燃比を補正する空燃比補正手段を備え、該空燃比補正手段が、予め設定された上限値および下限値の範囲内で前記目標空燃比を補正するように構成された点に特徴がある。
【発明の効果】
【０００７】
上記特徴を有する本発明によれば、例えば、空燃比を検出するためのセンサが異常値を出力した場合でも、空燃比は上限値および下限値の範囲内に制限されて、オーバリーンやオーバリッチになることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は本発明の一実施形態に係る空燃比フィードバック制御装置を含むエンジンおよびその制御装置のシステム構成図である。同図において、例えば、自動二輪車用のエンジン１には、その燃焼室へ通じる吸気管２が連結される。吸気管２の途中にはスロットル弁３が配置され、スロットル弁３にはスロットル弁開度センサ４が連結される。スロットル開度センサ４で検出されたスロットル弁の開度ＴＨに応じた電気信号は電子制御装置（すなわちＥＣＵ）５に入力される。
【０００９】
吸気管２上の図示しない吸気弁とスロットル弁３との間には燃料噴射弁６が設けられる。多気筒エンジンの場合、燃料噴射弁６は各気筒毎に設けられる。燃料噴射弁６には、燃料タンク７内の燃料が図示しない燃料ポンプにより供給され、燃料噴射弁６はＥＣＵ５からの開弁指示に応じて吸気管２へ燃料を噴射する。燃料噴射量は燃料噴射弁６の開弁時間によって制御される。吸気管２へ噴射された燃料はスロットル弁３を介して吸気管２に流入する空気と混合されて混合気となり、エンジン１の燃焼室へ供給される。
【００１０】
吸気管２には吸気管２内の圧力ＰＢを検出する負圧センサ８および吸気温度ＴＡを検出する吸気温度センサ９が取り付けられる。エンジン１本体にはエンジン冷却水温ＴＷを検出する水温センサ１０が設けられる。それぞれのセンサによる検出信号はＥＣＵ５へ入力される。
【００１１】
エンジン１のカム軸またはクランク軸（いずれも図示しない）の周辺にはエンジン回転数ＮＥ検出用の回転数センサ１１および気筒判別用センサ１２が取り付けられる。回転数センサ１１はエンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点ＴＤＣ毎にＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１２は各気筒毎に予め設定したクランク角度位置で信号パルスを出力する。これらのパルスはＥＣＵ５へ入力される。
【００１２】
エンジン１に連結された排気管１３には、三元触媒１４が設けられる。三元触媒１４は、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比（１４．７）よりリーン側に設定されて排気中のＯ２濃度が比較的高い排気リーン状態では、排気ガス中のＯ２を蓄積する。一方、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定されて排気ガス中のＯ２濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い排気リッチ状態では蓄積したＯ２によって排気ガス中のＨＣやＣＯを酸化する機能を有している。
【００１３】
三元触媒１４の上流には、比例型酸素濃度センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）１５が付設される。ＬＡＦセンサ１５は、空燃比を代表する排気中の酸素濃度にほぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５へ入力する。
【００１４】
ＥＣＵ５は、コンピュータで構成され、プログラムおよびデータを格納するＲＯＭ、プログラムの実行時に、必要なプログラムおよびデータを記憶して演算作業領域を提供するＲＡＭ、プログラムを実行するＣＰＵ、前記各センサからの入力信号を処理する入力インタフェース、および燃料噴射弁６等に制御信号を送る駆動回路を有する。入力インタフェースによって前記各センサから入力された信号はＲＯＭに格納されたプログラムに従って処理される。
【００１５】
図１は、ＥＣＵ５の要部機能を示すブロック図である。空燃比設定部５０は、エンジンの状態に応じた各種パラメータ、つまり前記エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＨ、冷却水温ＴＷ等に基づいてドライバビリティを最適にするための目標空燃比ＫＣＭＤを設定する。
【００１６】
空燃比補正係数算出部５１は、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するときに、ＬＡＦセンサ１５の出力から算出される検出空燃比ＫＡＣＴが目標空燃比ＫＣＭＤに収斂するように空燃比を制御する空燃比補正係数ＫＡＦを算出する。
【００１７】
下限値制限部５２は、空燃比補正係数算出部５１で算出された空燃比補正係数ＫＡＦが、予め設定した下限値を下回らないように制限をかける。上限値制限部５３は、空燃比補正係数算出部５１で算出された空燃比補正係数ＫＡＦが、予め設定した上限値を上回らないように制限をかける。下限値および上限値は固定値としてもよいし、エンジン冷却水温ＴＷに応じた変動値であってもよい。
【００１８】
基本燃料噴射時間決定部５４は、基本燃料量を代表する基本燃料噴射時間ＴＩＭを算出する。基本燃料噴射時間ＴＩＭは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内圧力ＰＢに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定することができる。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内圧力ＰＢに対応する運転状態において、エンジン1に供給される混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料噴射時間ＴＩＭで代表される燃料噴射量は、エンジンの単位時間当たりの吸入空気量にほぼ比例する。
【００１９】
燃料噴射時間算出部５５は、目標空燃比ＫＣＭＤ、空燃比補正係数ＫＡＦ、基本燃料噴射時間ＴＩＭ、および検出された種々のエンジンパラメータに基づいて、次式(１)により燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出する。ＴＯＵＴ＝ＫＴＯＴＡＬ×ＫＡＦ×ＫＣＭＤ×ＴＩＭ （１）。 ここで、ＫＴＯＴＡＬは、エンジン冷却水温ＴＷ、吸気温ＴＡ、大気圧等から算出される補正係数を一括して示した係数である。
【００２０】
ＥＣＵ５は、ＴＤＣ信号パルスに同期して、燃料噴射時間ＴＯＵＴだけ燃料噴射弁６を開弁するように制御する。
【００２１】
図３は、空燃比フィードバック制御の空燃比補正係数処理に係るフローチャートである。この処理では、フィードバック制御実施の条件判定を行った後、ＬＡＦセンサ１５の出力等に基づいて空燃比補正係数ＫＡＦを算出し、フィードバック制御を実行する。
【００２２】
ステップＳ３０１では、燃料カット中であることを示すフラグＦ−ＦＣを判定する。フラグＦ−ＦＣ＝０、つまり燃料カット中でなければ、ステップＳ３０２で、検出空燃比ＫＡＣＴが種々のパラメータによって決定されるエンジン状態に応じた最適な空燃比となるように、所定の算出式によって空燃比補正係数ＫＡＦを算出する。
【００２３】
ステップＳ３０３では、空燃比補正係数ＫＡＦが燃料補正上限値ＡＦＬＭＨ以下かどうかを判定する。空燃補正係数ＫＡＦが燃料補正上限値ＡＦＬＭＨ以上であれば、ステップＳ３０４に進んで空燃補正係数ＫＡＦを燃料補正上限値ＡＦＬＭＨで置換える。
【００２４】
一方、ステップＳ３０３が肯定であれば、すなわち空燃補正係数ＫＡＦが燃料補正上限値ＡＦＬＭＨ以下であれば、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、空燃補正係数ＫＡＦが燃料補正下限値ＡＦＬＭＬ未満かどうかを判定する。空燃補正係数ＫＡＦが燃料補正上限値ＡＦＬＭＨ未満であれば、ステップＳ３０６に進んで空燃補正係数ＫＡＦを燃料補正上限値ＡＦＬＭＨで置換える。空燃補正係数ＫＡＦが燃料補正上限値ＡＦＬＭＨ以上であれば、ステップＳ３０５は否定であり、空燃比補正係数ＫＡＦとしてステップＳ３０２で算出した値が採用され、前記燃料噴射時間算出部５５に入力される。
【００２５】
上述のように、本実施形態では、算出された空燃比補正係数ＫＡＦが所定の上限値以上であるか下限値未満である場合は、それぞれ、その上限値および下限値で、算出された空燃比補正係数ＫＡＦに制限がかけられる。
【００２６】
なお、空燃比補正係数ＫＡＦに対して上限値ＡＦＬＭＨおよび下限値ＡＦＬＭＬを設定するのに代えて、空燃比設定部５０で設定された目標空燃比ＫＣＭＤを、理論空燃比「１４．７」をまたいで（つまり上下に）、それぞれ目標空燃比の上限値および下限値を設定してもよい。この上限値および下限値は、理論空燃比の±２０％で設定するのが良い。例えば、上限値は約１２．１、下限値は約１８．１とする。
【００２７】
上述の、空燃比補正係数ＫＡＦまたは目標空燃比ＫＣＭＤの上限値および下限値の採用により、オーバリッチおよびオーバリーンの双方を防止することができる。なお、空燃比補正係数ＫＡＦまたは目標空燃比ＫＣＭＤの上限値および下限値は、固定値であってもよいし、エンジン水温ＴＷやエンジン始動からの時間の関数であってもよい。例えば、エンジン水温ＴＷが高くなるに連れ、あるいは始動時からの時間が経過するに連れ、燃料補正下限値ＡＦＬＭＬが下がっていく傾向の変数とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る空燃比フィードバック制御装置の要部機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る空燃比フィードバック制御装置を含むエンジンのシステム概要図である。
【図３】空燃比補正係数処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１…エンジン、  ２…吸気管、  ４…スロットル開度センサ、  ５…ＥＣＵ、  ６…燃料噴射弁、  １５…ＬＡＦセンサ、  ５０…空燃比設定部、  ５１…空燃比補正係数算出部、  ５２…下限値制限部、  ５３…上限値制限部、  ５５…燃料噴射時間算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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