(57)【要約】    【課題】  噴射時間が短い領域で、噴射量が見込みよりも少なくなることによるエンストの発生を回避しつつ、過剰な燃料噴射による排気性状・燃費の悪化を回避する。    【解決手段】  減速燃料カット直後などの噴射パルス幅が小さくなる条件のときに、空燃比が理論空燃比よりもリッチであると、噴射パルス幅の下限値をより小さく変更し、該変更した下限値以下になるように、噴射パルス幅を制限する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁の噴射時間を限界値に制限すると共に、前記噴射時間が前記限界値に制限されているときの空燃比に基づいて前記限界値を修正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記限界値が前記噴射時間の下限値であって、前記噴射時間が前記下限値に制限されているときの空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときに、前記下限値をより小さく修正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
内燃機関の温度が所定温度以下のときに、前記修正された限界値に基づく制限を禁止し、前記限界値の基本値に基づいて前記噴射時間を制限することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、燃料噴射弁の噴射時間を限界値に制限する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料噴射弁の噴射時間を変化させることで燃料噴射量を制御する構成の内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁に出力する噴射パルス信号のパルス幅（噴射時間）を下限値以上の範囲で変化させ、前記下限値を下回るパルス幅での噴射制御を禁止する構成が開示されている。
前記下限値は、パルス幅（噴射時間）と実際の噴射量との比例関係が成立しなくなる低パルス幅領域の最大パルス幅であり、要求噴射パルス幅（要求噴射時間）が前記下限値を下回るときには、パルス幅（噴射時間）を前記下限値として燃料噴射弁による燃料噴射を行なわせる。
【特許文献１】特開平０５−０３９７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記下限値を下回る領域では、前述のように、パルス幅（噴射時間）と実際の噴射量との比例関係が成立しなくなり、実際の噴射量にばらつきが生じるため、例えば実際の噴射量が噴射時間から期待される量よりも大幅に少なくなり、これによって空燃比が大幅にリーン化して失火し、最悪エンストしてしまう可能性がある。
そこで、従来では、比例関係が成立する範囲内で噴射時間を変化させるように、余裕を見込んで大きめの下限値を設定させていた。
【０００４】
しかし、特に排気量の小さい内燃機関では、要求の最小噴射量が小さくなるため、減速燃料カット後の噴射再開時などでは前記下限値を下回る領域での噴射時間で燃料噴射を行なわせたいという要求が発生することがあるが、前記下限値で制限される結果、空燃比が大幅にリッチ化し、ＣＯ，ＨＣの排出量が増大してしまうことがあった。
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、噴射量が見込みよりも少なくなることによるエンストの発生を回避しつつ、過剰な燃料噴射による排気性状・燃費の悪化を回避できる内燃機関の燃料噴射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】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明は、燃料噴射弁の噴射時間を限界値に制限すると共に、前記噴射時間が前記限界値に制限されているときの空燃比に基づいて前記限界値を修正する構成とした。
かかる構成によると、限界値に制限したときの空燃比に基づいて、前記限界値の要求噴射量に対する過不足を判断し、これに基づいて前記限界値を修正する。
【０００６】
従って、限界値による過剰な制限を抑制し、運転性の向上を図ることができる。
請求項２記載の発明では、前記限界値が前記噴射時間の下限値であって、前記噴射時間が前記下限値に制限されているときの空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときに、前記下限値をより小さく修正する構成とした。
かかる構成によると、噴射時間が下限値に制限されることで空燃比が目標よりもリッチになる場合には、下限値をより小さく修正することで、許容される噴射時間をより短くし、目標空燃比により近づくようにする。
【０００７】
従って、見込みよりも噴射量が少なくなる（空燃比が目標よりもリーンになる）噴射時間で燃料が噴射されることを回避しつつ、過剰な燃料噴射によるリッチ空燃比での燃焼により、ＣＯ、ＨＣの排出量が増え、燃費が低下することを回避できる。
請求項３記載の発明では、内燃機関の温度が所定温度以下のときに、前記修正された限界値に基づく制限を禁止し、前記限界値の基本値に基づいて前記噴射時間を制限する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、限界値に制限したときの空燃比に基づいて限界値を修正しても、その後の低温運転時には、修正される前の基本値を限界値として噴射時間の制限を行なわせる。
従って、耐エンスト性が低下する機関温度が低いときに、パルス幅（噴射時間）と実際の噴射量との比例関係が成立しない領域内での噴射時間で燃料噴射が行なわれ、エンストが発生することを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態を説明する。
実施形態における内燃機関のシステム構成を示す図１において、内燃機関１１の吸気通路１２には、吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ１３及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御する吸気絞り弁１４が設けられる。
前記吸気絞り弁１４下流のマニホールド部分には、気筒毎に電磁式の燃料噴射弁１５が設けられる。
【００１０】
尚、燃料噴射弁１５が、各シリンダ内に直接燃料を噴射する構成であっても良い。
前記燃料噴射弁１５は、コントロールユニット５０から出力される噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記噴射パルス信号のパルス幅に応じて噴射量が制御される。
更に、内燃機関１１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１６が設けられる。
【００１１】
一方、排気通路１７のマニホールド集合部近傍に、排気中の酸素濃度に基づいて燃焼混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかを検出する酸素センサ１８が設けられる。
前記酸素センサ１８の下流側には、理論空燃比近傍において排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯｘの還元を良好に行って排気を浄化する三元触媒１９が介装されている。
【００１２】
また、クランク軸から所定のクランク角度毎の信号を取り出すクランク角センサ２０が設けられている。
前記コントロールユニット５０は、マイクロコンピュータを含んで構成され、前記各種センサからの検出信号に基づいて前記噴射パルス信号のパルス幅Ｔｉを演算する。
パルス幅Ｔｉは、基本パルス幅Ｔｐ，各種補正係数ＣＯ，空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡ，電圧補正分Ｔｓに基づき、
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯ×ＬＡＭＢＤＡ＋Ｔｓ
として算出される。
【００１３】
ここで、前記基本パルス幅Ｔｐは、エアフローメータ１３で検出される吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ２０からの検出信号に基づいて算出される機関回転速度Ｎｅとに基づき、
Ｔｐ＝Ｑ／Ｎｅ×Ｋ（Ｋは定数）
として算出される。
【００１４】
前記各種補正係数ＣＯは、冷却水温度Ｔｗ（機関温度）が低いときに噴射量を増量補正するための水温増量補正係数などを含んで設定される。
前記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡは、酸素センサ１８で検出される理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンに基づく比例・積分制御によって、実際の空燃比を目標空燃比である理論空燃比に近づけるように設定される。
【００１５】
前記電圧補正分Ｔｓは、燃料噴射弁１５の電源であるバッテリ電圧に応じて設定され、バッテリ電圧の低下による燃料噴射弁１５の応答遅れ分を補うものであり、前記パルス幅Ｔｉから電圧補正分Ｔｓを除いた値が有効パルス幅Ｔｅとなり、この有効パルス幅Ｔｅが噴射量に比例する値となる。
Ｔｅ＝Ｔｐ×ＣＯ×ＬＡＭＢＤＡ
ところで、前記燃料噴射弁１５は、基本的に噴射時間（有効パルス幅Ｔｅ）に比例する量の燃料を噴射するが、パルス幅が小さくなると、噴射時間と実際の噴射量との相関にばらつきが発生し、噴射量の制御精度が低下する。
【００１６】
そこで、有効パルス幅Ｔｅを制限する下限値Ｔｅminを設定し、該下限値Ｔｅminを下回る有効パルス幅Ｔｅでの燃料噴射を禁止するようにしてある。
ここで、前記下限値Ｔｅminの設定処理及び前記下限値Ｔｅminによる制限処理を、図２〜図４のフローチャートに従って説明する。
図２のフローチャートは、前記下限値Ｔｅminの基本値ＢＴｅminからの変更幅ＬＴｅminを学習するルーチンを示す。
【００１７】
尚、前記基本値ＢＴｅminは、予め設定された値であって、噴射時間と実際の噴射量との相関にばらつきが発生する低噴射時間領域を、余裕を見込んで大きめに規定する。
まず、ステップＳ１では、そのときの要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下であるか否かを判別する。
そして、ＲＴｅ≦ＢＴｅminであるときには、ステップＳ２へ進み、前記酸素センサ１８の出力電圧ＶＯ2が、リッチ判定電圧ＲＳＬ以上であって、空燃比が理論空燃比（目標空燃比）よりもリッチであるか否かを判別する。
【００１８】
ここで、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下であるときに、空燃比がリッチであった場合には、ステップＳ３へ進んで、前記変更幅ＬＴｅminに所定値ＧＴｅminを加算して、該加算結果を新たな変更幅ＬＴｅminとする。
ＬＴｅmin＝ＬＴｅmin＋ＧＴｅmin
尚、前記変更幅ＬＴｅminの初期値は０であり、前記所定値ＧＴｅminは予め設定された固定値である。
【００１９】
また、ステップＳ２で検出される空燃比は、下限値Ｔｅminで制限された有効パルス幅Ｔｅによる噴射で形成される混合気の空燃比である。
更に、前記所定値ＧＴｅminに基づく変更幅ＬＴｅminの修正制御は、一定の周期毎（例えば基準クランク角位置毎）に行なわれるものとする。
要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下になるのは、例えば減速燃料カット状態から回転速度の低下に伴って燃料噴射が再開されるときのように、吸気絞り弁１４の開度が小さく、かつ、機関回転速度が比較的高い状態である（図５参照）。
【００２０】
上記のように、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下であるときに、空燃比がリッチであった場合には、最小有効パルス幅を更に所定値ＧＴｅminだけより小さく変更しても、空燃比のリーン化による失火の発生を回避できると判断し、変更幅ＬＴｅminを所定値ＧＴｅminだけ増大変更する。
前記下限値Ｔｅminは、後述するように、前記基本値ＢＴｅminから前記変更幅ＬＴｅminを減算した値として設定されるので、前記変更幅ＬＴｅminの増大修正は、前記下限値Ｔｅminをより小さい値に変更することになる。
【００２１】
一方、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅminを超えるとき、又は、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下であっても、空燃比がリッチにならない場合には、ステップＳ４へ進み、前記変更幅ＬＴｅminを前回値のままとする。
従って、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下であって、空燃比がリッチであった場合に、前記変更幅ＬＴｅminを漸増させた結果（下限値Ｔｅminをより小さく修正した結果）、空燃比のリッチが解消され理論空燃比付近になると、前記変更幅ＬＴｅmin（下限値Ｔｅmin）の修正は停止される。
【００２２】
これにより、基本値ＢＴｅminを下回る有効パルス幅域におけるパルス幅と噴射量との間の相関ばらつきによって、要求噴射量よりも大幅に少ない燃料が噴射されて空燃比がリーン化することを確実に回避しつつ、過剰な量の燃料が噴射されることによる空燃比のリッチ化を解消することができ、リッチ化によるＣＯ，ＨＣ排出量の増大を防止できる。
図３のフローチャートは、前記基本値ＢＴｅminの変更幅ＬＴｅminによる修正を行なうか否かを判断するルーチンを示す。
【００２３】
ステップＳ１１では、内燃機関の温度を代表する冷却水温度Ｔｗが所定温度ＴｗＴｅmin以上であるか否かを判別する。
そして、Ｔｗ≧ＴｗＴｅminであれば、ステップＳ１２へ進み、
下限値Ｔｅmin＝ＢＴｅmin−ＬＴｅmin
として、下限値Ｔｅminを設定する。
【００２４】
一方、Ｔｗ＜ＴｗＴｅminであれば、ステップＳ１３へ進み、
下限値Ｔｅmin＝ＢＴｅmin
として、下限値Ｔｅminを設定する。
即ち、Ｔｗ＜ＴｗＴｅminである冷機時には、耐エンスト性が低下するので、前記下限値Ｔｅminを基本値ＢＴｅminのままとして、エンストの発生を確実に回避する。
【００２５】
図４のフローチャートは、前記下限値Ｔｅminによる有効パルス幅の制限処理を示す。
ステップＳ２１では、基本パルス幅Ｔｐを演算し、ステップＳ２２では、前記基本パルス幅Ｔｐを基本として要求有効パルス幅ＲＴｅを算出する。
ステップＳ２３では、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記下限値Ｔｅmin以下であるか否かを判別する。
【００２６】
ここで、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記下限値Ｔｅmin以下であるときには、ステップＳ２４へ進み、前記下限値Ｔｅminを最終的な有効パルス幅Ｔｅにセットすることで、有効パルス幅Ｔｅを下限値Ｔｅmin以上に制限する。
一方、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記下限値Ｔｅminを超えるときには、ステップＳ２５へ進み、要求有効パルス幅ＲＴｅをそのまま最終的な有効パルス幅Ｔｅにセットする。
【００２７】
尚、上記実施形態では、前記基本値ＢＴｅminを大きめに設定し、該基本値ＢＴｅminを減少修正する方向の学習のみを行なわせる構成としたが、要求有効パルス幅ＲＴｅが前記基本値ＢＴｅmin以下であるときに、空燃比のリーンを検出した場合には、前記基本値ＢＴｅminを増大方向に変更する学習を行なわせることができる。
また、上記実施形態では、空燃比の理論空燃比に対するリッチ・リーンに基づいて下限値Ｔｅminの修正学習を行なわせる構成としたが、空燃比を広域に検出できる空燃比センサを備えるシステムであれば、下限値Ｔｅminの修正学習における目標空燃比を理論空燃比以外の任意の空燃比に設定できる。
【００２８】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記限界値が前記噴射時間の下限値であって、前記噴射時間が前記下限値に制限されているときの空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときに、前記下限値をより大きく修正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【００２９】
かかる構成によると、下限値に制限することで空燃比がリーン化する場合には、実際には、噴射時間から期待される燃料量よりも少ない量の燃料が噴射されているものと判断して、下限値をより大きく修正し、最小噴射時間をより長くする。
従って、噴射時間から期待される燃料量よりも少ない量の燃料が噴射されることによる空燃比のリーン化を回避でき、噴射時間が短くなる運転条件でのリーン失火の発生を防止できる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記空燃比に基づいて前記限界値を一定周期で所定値ずつ修正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【００３０】
かかる構成によると、噴射時間が限界値に制限されているときの空燃比に基づいて一定の周期で所定値ずつ限界値を修正することで、要求の空燃比が得られる限界値に精度良く修正できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施形態における噴射時間（噴射パルス幅）の下限値の修正制御を示すフローチャート。
【図３】実施形態における下限値の修正結果の適用判断を示すフローチャート。
【図４】実施形態における噴射パルス幅の下限制限処理を示すフローチャート。
【図５】燃料カットからの復帰直後の空燃比と下限値の修正制御との相関をタイムチャート。
【符号の説明】
【００３２】
１１…内燃機関、１３…エアフローメータ、１６…水温センサ、１７…排気通路、１８…酸素センサ、１９…排気浄化触媒（三元触媒）、２０…クランク角センサ、５０…コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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