(57)【要約】【課題】内燃機関の空燃比フィードバック制御範囲の最適化を図る。【解決手段】空燃比フィードバック制御領域設定手段６４は、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値ＬＳＴａ、ＬＳＴｂを、エンジン回転数ＮＥに応じて設定するようにしているので、空燃比フィードバックの制御範囲を車両の種類に対応した最適範囲に設定することができる。【選択図】図２
2005291067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル開度を検出するスロットル開度センサと、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、
空燃比を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサの検出出力に基づき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領域を設定する制御領域設定手段と、
前記スロットル開度及び前記エンジン回転数に基づき前記制御領域設定手段を参照し燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを有し、
前記制御領域設定手段は、前記空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数に応じて設定する
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】
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数の増加に応じて高くなる値に設定する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数が下限エンジン回転数から所定エンジン回転数の間までは一定値とし、この所定エンジン回転数から上限回転数の間まではエンジン回転数の増加に応じて高い値となるように設定する
ことを特徴とする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】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、５０ｃｃを超えるオートバイ等の二輪車あるいは船外機又はスノーモービル等に適用して好適な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載される内燃機関には、空燃比センサの出力に基づき燃料噴射制御装置により燃料噴射弁から噴射される燃料の量を制御する、いわゆる空燃比フィードバック制御が適用されている。
【０００３】
従来技術に係る空燃比フィードバック制御は、図５に示すように、負荷が所定負荷（上限値）以下でかつエンジン回転数が所定回転数（上限値）以下のときに行われ、負荷が所定負荷を超えたとき、又はエンジン回転数が所定回転数を超えたときには、空燃比フィードバック制御を停止して、例えば燃料を増量する、いわゆるリッチ制御を行うようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１７１９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、二輪車のように高出力が要求され、運用回転数域の幅が広い内燃機関を搭載している車両においては、エンジン回転数が高く、スロットル開度が低い状況下で内燃機関の燃焼条件を満たさない現象が生じる場合がある。このような状況下では、空燃比センサの出力値の信頼性が期待できないため、従来技術のように、フィードバック制御領域の上限値のみを設定すると、二輪車のような内燃機関の空燃比フィードバック制御領域を最適に決定することができないという問題がある。
【０００６】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、空燃比フィードバック制御領域の最適化を図ることを可能とす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】
【０００７】
この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、スロットル開度を検出するスロットル開度センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、空燃比を検出する空燃比センサと、前記空燃比センサの検出出力に基づき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領域を設定する制御領域設定手段と、前記スロットル開度及び前記エンジン回転数に基づき前記制御領域設定手段を参照し燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを有し、前記制御領域設定手段は、前記空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数に応じて設定することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【０００８】
この発明によれば、空燃比フィードバック制御領域を設定する制御領域設定手段が、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数に応じて設定するようにしているので、空燃比フィードバックの制御範囲を車両の種類に対応した最適範囲に設定することができる。
【０００９】
したがって、内燃機関の燃焼条件を満足しない可能性がある領域を回避しつつ、空燃比フィードバック制御領域を拡大することができる。
【００１０】
この場合、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数の増加に応じて高くなる値に設定することにより、内燃機関の燃焼条件を満足しない可能性がある領域を回避し、かつ空燃比フィードバック制御領域を拡大することができる（請求項２記載の発明）。
【００１１】
また、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数が下限エンジン回転数から所定エンジン回転数の間までは一定値とし、この所定エンジン回転数から上限回転数の間まではエンジン回転数の増加に応じて高い値となるように設定することもできる（請求項３記載の発明）。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値を、エンジン回転数に応じて設定するようにしているので、空燃比フィードバック制御領域の最適化を図ることができる。結果として、空燃比フィードバック制御領域を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示す、この実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置１０は、車両（この実施形態ではオートバイ等の二輪車）に搭載された内燃機関であるエンジン１２に設けられた燃料噴射弁１６の制御を行う装置である。
【００１５】
エンジン１２の燃焼室１８には、吸気ポート２０及び排気ポート２２が開口し、吸気ポート２０、排気ポート２２には吸気弁２４及び排気弁２６がそれぞれ設けられるとともに、燃焼室１８の上方には点火プラグ２８が設けられる。
【００１６】
吸気ポート２０に通じる吸気通路３０には、図示していないアクセル（スロットルグリップ）の操作に連動して開度が閉状態から開状態まで調整され、吸入空気量、吸入混合気量を調整するスロットル弁３２、ならびにスロットル弁３２の開度であるスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ３４、吸入負圧ＰＢを検出する負圧センサ３６が設けられている。吸気通路３０の終端にはエアフィルタを備えるエアクリーナ３８が設けられており、エアクリーナ３８を通じて吸気通路３０へ外気が取り込まれる。吸気通路３０には、スロットル弁３２よりも下流側に燃料噴射弁１６が設けられている。
【００１７】
排気通路４１には、空燃比センサとして、例えば排気の酸素濃度を空燃比として検出する酸素センサ４２が設けられている。酸素センサ４２の電圧出力（検出出力）ＶＯ２が、閾値Ｖ０より高い電圧を示しているとき、空燃比がいわゆるリッチ状態と検出され、閾値Ｖ０より低い電圧を示しているとき、空燃比がいわゆるリーン状態にあると検出される。
【００１８】
エンジン１２のピストン４４にコンロッド４６を介して連結されたクランク軸４８には、クランク軸４８の回転を磁気的に検出するエンジン回転数センサとして機能するクランクパルサ５０が対向配置されている。この場合、クランクパルサ５０からクランク軸４８の１回転当たり所定数のパルスが出力され、このパルス数を後述するＥＣＵ６０により計数し、１分間当たりのエンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］に換算することができるので、以下、クランクパルサ５０をエンジン回転数ＮＥを出力するエンジン回転数センサ５０という。
【００１９】
車速Ｖを検知する車速センサ５４がトランスミッション５１の出力軸に対向配置されている。エンジン１２の周りに形成されたウォータジャケットには、エンジン１２の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ５６が設けられている。シリンダヘッド内部には吸気弁２４を開閉駆動するカムの動作を検出するカムセンサ５７が設けられている。
【００２０】
この実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置１０は、上記の各センサと、これらのセンサが接続されたＥＣＵ６０とを含む構成となっている。
【００２１】
ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータ等により構成され、制御・演算・判断機能を有するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、プログラム、テーブル等が記憶されるＲＯＭ（読出専用メモリであり、電気的に書換可能なＥＥＰＲＯＭも含まれる。）と、作業用等に使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、各種ドライバ等の入出力インタフェースと、時計、カウンタ、タイマ等を含む。
【００２２】
この実施形態において、ＥＣＵ６０は、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４、燃料噴射弁１６の燃料噴射量と燃料噴射タイミングを制御する燃料噴射制御手段６２、燃料噴射量基準テーブル６６、各種補正テーブル６８として機能する。
【００２３】
空燃比フィードバック制御領域設定手段６４は、ＲＯＭに記憶されたテーブル（マップ）であり、車種特性に応じて、図２Ａに示す空燃比フィードバック制御領域設定手段（テーブル）６４Ａ、図２Ｂに示す空燃比フィードバック制御領域設定手段（テーブル）６４Ｂが選択される。
【００２４】
図２Ａに示す空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ａは、ハッチングで示す領域内を、酸素センサ４２の検出出力ＶＯ２に基づき空燃比フィードバック制御を行う領域（空燃比フィードバック制御領域）に設定する。すなわち、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ａは、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値ＬＳＴａを、エンジン回転数ＮＥの増加に応じて高くなる値に設定している。
【００２５】
図２Ｂに示す空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂは、ハッチングで示す領域内を、酸素センサ４２の検出出力ＶＯ２に基づき空燃比フィードバック制御を行う領域（空燃比フィードバック制御領域）に設定する。すなわち、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂは、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値ＬＳＴｂを、エンジン回転数ＮＥが下限エンジン回転数ＮＬｂから所定エンジン回転数Ｎｂの間までは一定値とし、この所定エンジン回転数Ｎｂから上限回転数ＮＵｂの間まではエンジン回転数ＮＥの増加に応じて高い値となるように設定している。
【００２６】
なお、スロットル開度上限値ＵＳＴａ、ＵＳＴｂは、エンジン回転数ＮＥの変化に対して一定としているが、たとえばエンジン回転数ＮＥの変化に対して、値が増加するように設定することもできる。
【００２７】
図２Ａ、図２Ｂにおいて、点線で囲った特定範囲ＩＳＺは、二輪車のように高出力が要求され、運用回転数域の幅が広い内燃機関を搭載している車両においては、エンジン回転数が比較的に高く、スロットル開度が低い状況下で内燃機関の燃焼条件を満たさない現象が発生する可能性がある範囲である。この内燃機関の燃焼条件を満たさない可能性がある範囲を回避して空燃比フィードバック制御領域を設定する。
【００２８】
次に、ＥＣＵ６０の機能手段である燃料噴射制御手段６２は、スロットル開度センサ３４から得られるスロットル開度ＴＨと、エンジン回転数センサ５０から得られるエンジン回転数ＮＥに基づき、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４（６４Ａ又は６４Ｂ）を参照し、さらに、負圧センサ３６、酸素センサ４２、車速センサ５４、水温センサ５６、及びカムセンサ５７等の各種センサの出力を参照して、燃料噴射量基準テーブル６６及び各種補正テーブル６８等に基づき、燃料噴射弁１６の燃料噴射量を決定し、燃料噴射弁１６の燃料噴射タイミングを制御する。
【００２９】
この場合、ＲＯＭには、予めシミュレーション、実験等により追試された燃料噴射量基準テーブル６６及び燃料噴射の各種補正テーブル６８が格納されている。
【００３０】
燃料噴射量基準テーブル６６は、燃料噴射弁１６の通電時間から計算される燃料質量に対する、負圧センサ３６から得られる吸入負圧ＰＢとエンジン回転数ＮＥから計算される空気質量の比を所定空燃比、例えば理想空燃比とする燃料噴射基準量Ｆを算出するテーブルである。
【００３１】
燃料噴射の各種補正テーブル６８は、水温センサ５６から得られる水温ＴＷを参照するエンジン１２の始動時の補正や始動時にエンジン１２が冷えているときの暖機増量補正、その他の特定の補正を行うテーブルである。
【００３２】
ここで、燃料噴射量基準テーブル６６及び各種補正テーブル６８は、一般的なテーブルであり詳しく説明しない。
【００３３】
実際上、このエンジン１２は直列４気筒型であるが、図１においてはそのうちの１気筒分のみを示している。従って、燃料噴射弁１６、点火プラグ２８等は実際上気筒毎に合計４つずつ設けられている。４気筒をその並び順に第１気筒、第２気筒、第三気筒、第四気筒と呼ぶとき、エンジン１２は、第１気筒、第２気筒、第四気筒、第三気筒の順に１８０°ずつ位相がずれて動作する。
【００３４】
次に、このように構成される内燃機関の燃料噴射制御装置１０のＥＣＵ６０により行われるエンジン１２の燃料噴射制御の手順について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３５】
なお、図３のフローチャートに示す燃料噴射制御手段６２の制御処理は、μｓｅｃオーダーの微小時間毎に繰り返し実行される、いわゆるリアルタイム処理である。また、この燃料噴射制御の手順説明においては、図２Ｂに示した空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂを参照した動作を説明する。
【００３６】
まず、ステップＳ１において、スロットル開度センサ３４、エンジン回転数センサ５０等の各種センサからスロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥ等の全てのセンサ値を取り込みＲＡＭに格納し、所定のセンサ値に基づき燃料噴射量基準テーブル６６を参照して、燃料噴射基準量Ｆを読み出す。
【００３７】
次に、ステップＳ２において、所定のセンサ値に基づき各種補正テーブル６８を参照し、燃料噴射基準量Ｆを補正した補正燃料噴射量Ｆａを算出する。
【００３８】
次いで、ステップＳ３において、空燃比フィードバック制御を行う領域かどうかを判断する。この場合、スロットル開度センサ３４から取り込んだスロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数センサ５０から取り込んだエンジン回転数ＮＥに基づき、図２Ｂに示した空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂを参照して、取り込んだスロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥの座標点（ＮＥ，ＴＨ）が空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂで設定される領域内にあるかどうかが判断される。
【００３９】
すなわち、取り込んだスロットル開度ＴＨとエンジン回転数ＮＥで決定される座標点（ＮＥ，ＴＨ）が、図２Ｂ中、ハッチングで示した空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂの領域内にあるかどうかを判定し、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂの領域外（スロットル開度ＴＨが上限値ＵＳＴｂの値を超える値、スロットル開度ＴＨが下限値ＬＳＴｂの値未満の値、エンジン回転数ＮＥが下限エンジン回転数ＮＬｂの値未満の値、又はエンジン回転数ＮＥが上限エンジン回転数ＮＵｂの値を超える値）である場合には、酸素センサ４２からの酸素濃度に基づく空燃比フィードバック制御を行わないで（空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２を考慮しないで）、ステップＳ２で算出してある補正燃料噴射量Ｆａに基づき、ステップＳ４で燃料噴射制御を行う。
【００４０】
一方、ステップＳ３の判定において、座標点（ＮＥ，ＴＨ）が、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ｂの領域内（スロットル開度ＴＨが上限値ＵＳＴｂの値未満の値、スロットル開度ＴＨが下限値ＬＳＴｂの値を超える値、エンジン回転数ＮＥが下限エンジン回転数ＮＬｂの値を超える値、かつエンジン回転数ＮＥが上限エンジン回転数ＮＵｂの値未満の値）であると判断された場合には、ステップＳ５において、酸素センサ４２の出力ＶＯ２により、リッチ状態からリーン状態への反転（遷移）、すなわち出力ＶＯ２が閾値Ｖ０を超える値から閾値Ｖ０未満の値へ変化したかどうか、又はリーン状態からリッチ状態への反転（遷移）、すなわち出力ＶＯ２が閾値Ｖ０未満の値から閾値Ｖ０を超える値へ変化したかどうかが検出される。
【００４１】
リッチ状態とリーン状態との間での反転が検出された場合にはステップＳ６において、又反転が検出されなかった場合にはステップＳ７において、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２を算出するかどうかが判断され、いずれのステップＳ６、Ｓ７でも、暖機補正中又はその他の特定の補正中であるかどうかが判断され、暖機補正中又はその他の特定の補正中である場合には、空燃比フィードバック制御を行わないで、ステップＳ２で算出した補正燃料噴射量Ｆａに基づき、ステップＳ４で燃料噴射制御を行う。
【００４２】
その一方、ステップＳ６又はステップＳ７の判断が成立しなかった場合、すなわち暖機補正中又は加速補正中でなかった場合には、ステップＳ８又はステップＳ９にて、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２を算出する。
【００４３】
ステップＳ８の計算処理では、リッチ状態からリーン状態、あるいはリーン状態からリッチ状態への反転があった場合には、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２の符号を反転させ、かつ補正の変化量を大きいものとする空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２を算出する。
【００４４】
また、ステップＳ９の計算処理では、リッチ状態からリーン状態、あるいはリーン状態からリッチ状態への反転がなく、換言すれば、リッチ状態の継続中、又はリーン状態の継続中であった場合には、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２の符号を同一のまま、かつ補正の変化量を少ないものとする空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２を算出する。
【００４５】
上述したステップＳ５の判断内容、及びステップＳ８とステップＳ９の空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２算出処理内容について、図４Ａ、図４Ｂの波形図を参照して説明する。なお、図４Ａは、酸素センサ４２の出力ＶＯ２を示す図、図４Ｂは、酸素センサ４２の出力ＶＯ２に対応する空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２の値を示す図である。
【００４６】
時点ｔ１、ｔ２の間で、酸素センサ４２の出力ＶＯ２が閾値Ｖ０を超え、リーン状態からリッチ状態に変化したことが検出されると（ステップＳ５「肯定」）、時点ｔ２において、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２の符号が反転され、かつ次にリッチ状態からリーン状態へ変化させるために変化量が大となる値が算出される。また、時点ｔ２、ｔ４に示すように、リッチ状態が継続されていると判断される部分では、補正の変化量を少ないものとする空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２が算出される（ステップＳ９）。以下同じように、図４Ａの時点ｔ３、ｔ４でリッチ状態からリーン状態への反転が検出されると（ステップＳ５「肯定」）、図４Ｂに示す内容の処理が時点ｔ４においてステップＳ８で行われ、以降、時点ｔ４、ｔ６の間で、図４Ｂに示す処理がステップＳ９で行われる。
【００４７】
このようにして酸素センサ補正テーブル７０の内容を参照して空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２が算出される。
【００４８】
次に、ステップＳ１０及びステップＳ１１において、酸素センサ４２の出力ＶＯ２が誤出力となっていないかどうかが判断される。
【００４９】
ここで、誤出力と判断した場合には、ステップＳ４において、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２による補正を行わない補正燃料噴出量Ｆａにより燃料噴射を行う。
【００５０】
その一方、ステップＳ１０、Ｓ１１において、誤出力と判断しなかった場合には、ステップＳ８、Ｓ９で算出した空燃比フィードバック補正係数ＫＯ２を利用し、ステップＳ４において、補正燃料噴射量Ｆａを補正した燃料噴射量Ｆａ×ＫＯ２でステップＳ４の燃料噴射処理を行う。
【００５１】
以上のように、上述した実施形態によれば、内燃機関の燃料噴射制御装置１０は、スロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ３４と、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５０と、空燃比を検出する空燃比センサとしての酸素センサ４２と、酸素センサ４２の検出出力に基づき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領域を設定する空燃比フィードバック制御領域設定手段６４と、スロットル開度ＴＨ及びエンジン回転数ＮＥに基づき空燃比フィードバック制御領域設定手段６４を参照し燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段６２とを備えている。そして、空燃比フィードバック制御領域設定手段６４は、空燃比フィードバック制御領域のスロットル開度下限値ＬＳＴａ、ＬＳＴｂを、エンジン回転数ＮＥに応じて設定するようにしているので、空燃比フィードバックの制御範囲を車両の種類に対応した最適範囲に設定することができる。
【００５２】
そして、図２Ａ及び図２Ｂに示す空燃比フィードバック制御領域設定手段６４Ａ、６４Ｂに示される空燃比フィードバック制御領域は、スロットル開度ＴＨの下限値を、内燃機関の燃焼条件を満足しない可能性がある特定範囲ＩＳＺを回避するために、それぞれ上限エンジン回転数ＮＵａ、ＮＵｂ側のスロットル開度下限値ＴＬ２ａ、ＴＬ２ｂの一定値に設定した場合に比較して、空燃比フィードバック制御領域を、上限エンジン回転数ＮＵａ、ＮＵｂより低い低エンジン回転数ＮＥ側でスロットル開度ＴＨのより低い下限値ＴＬ１ａ、ＴＬ１ｂ側に拡大することができる。
【００５３】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態の機能ブロック図である。
【図２】図２Ａは、空燃比フィードバック制御範囲の一例を示す図、図２Ｂは、空燃比フィードバック制御範囲の他の例を示す図である。
【図３】空燃比フィードバック制御の動作説明に供されるフローチャートである。
【図４】図４Ａは、酸素センサの出力を示す図、図４Ｂは、空燃比フィードバック補正係数の値を示す図である。
【図５】従来技術に係る空燃比フィードバック制御範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…燃料噴射制御装置      １２…エンジン
１６…燃料噴射弁            ３４…スロットル開度センサ
４２…酸素センサ            ５０…クランクパルサ（エンジン回転数センサ）
６０…ＥＣＵ                ６２…燃料噴射制御手段
６４、６４Ａ、６４Ｂ…空燃比フィードバック制御領域設定手段
【図１】
2005291067.tif 000003
【図２】
2005291067.tif 000004
【図３】
2005291067.tif 000005
【図４】
2005291067.tif 000006
【図５】
2005291067.tif 000007