(57)【要約】【課題】空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正が十分行えない状況にあっても、燃料系の異常を正確に検出することのできる燃料系の異常検出装置を提供する。【解決手段】空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う電子制御ユニット１６は、そのフィードバック制御での燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行い、そしてそのときの点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置であって、
前記フィードバック制御での燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの前記点火時期の遅角補正量に基づいて前記燃料系の異常検出を行う
ことを特徴とする燃料系の異常検出装置。
【請求項２】
空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置であって、
前記フィードバック制御による減少補正後の燃料噴射量が許容最小値であるときには、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うことで空燃比を目標空燃比に維持するとともに、そのときの前記点火時期の遅角補正量に基づいて前記燃料系の異常検出を行う
ことを特徴とする燃料系の異常検出装置。
【請求項３】
前記点火時期の遅角補正量に加え、前記吸入空気量の増量補正量に基づいて前記燃料系の異常検出を行う
請求項１又は２に記載の燃料系の異常検出装置。
【請求項４】
空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置であって、
前記フィードバック制御での燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの前記吸入空気量の増量補正量に基づいて前記燃料系の異常検出を行う
ことを特徴とする燃料系の異常検出装置。
【請求項５】
空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置であって、
前記フィードバック制御による減少補正後の燃料噴射量が許容最小値であるときには、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うことで空燃比を目標空燃比に維持するとともに、そのときの前記吸入空気量の増量補正量に基づいて前記燃料系の異常検出を行う
ことを特徴とする燃料系の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載等の内燃機関では、排気の酸素濃度から燃焼された混合気の空燃比を検出するとともに、その検出された空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射指令値（噴射時間）のフィードバック制御を行うことがなされている。なお、内燃機関では、噴射される燃料の質量を、一噴射におけるインジェクターの燃料噴射の実施時間により管理しており、一噴射当りの燃料噴射時間を長くすることで噴射する燃料の質量を増大し、短くすることで噴射する燃料の質量を減少させるようにしている。
【０００３】
一方、内燃機関では、その長期使用に応じたインジェクター等の燃料系の部材の劣化により、インジェクターの噴射率が、すなわち単位時間当りの噴射燃料の質量が変化することがある。そしてインジェクターの噴射率が変化すれば、所望とする質量の燃料を噴射するために必要な燃料噴射指令値も変化する。そしてその結果、上記空燃比フィードバック制御での燃料噴射指令値の補正量にも変化が生じるようになる。
【０００４】
例えば、経時変化や故障等によってインジェクターの噴射率が増大すると、単位時間当りに噴射される燃料の質量が増大するため、目標とする空燃比を得るために必要な燃料噴射指令値は小さくなる。またインジェクターの噴射率が減少すると、単位時間当りに噴射される燃料の質量が減少するため、目標とする空燃比を得るために必要な燃料噴射指令値は大きくなる。
【０００５】
そのため、空燃比フィードバック制御での燃料噴射指令値の補正量が適正範囲を逸脱した値を取ったのであれば、インジェクターの噴射率が正常範囲を逸脱しており、燃料系に異常があると判断することができる。そこで従来、例えば特許文献１に見られるように、空燃比フィードバック制御での燃料噴射指令値の補正量に基づいて燃料系の異常を検出する装置が提案され、実用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０１−１５４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、経時変化等によりインジェクターの噴射率が増大した場合には、空燃比フィードバック制御によって、燃料噴射指令値は減少方向に補正されることになる。ところが、吸入空気量が少ない運転条件では、その減少補正の結果として燃料噴射指令値が、インジェクターのハード上の限界による許容最小値を下回ってしまうことがある。この場合、それ以上の燃料噴射量指令値の減少補正が不能となる。そのため、このときの燃料噴射指令値の補正量に基づいても、燃料系の異常検出を正確には行えないことになる。
【０００８】
ところで、こうした吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行っても、燃料噴射指令値がその許容最小値を下回ってしまうことがある。この場合には、燃料噴射指令値の減少補正を必要なだけ行うことができないため、このときの燃料噴射指令値の補正量に基づいても、正確な燃料系の異常検出は行えないことになる。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正が十分行えない状況にあっても、燃料系の異常を正確に検出することのできる燃料系の異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正を十分に行えない場合にあっても、吸入空気量の増大補正と点火時期の遅角補正とを併せ行えば、機関出力を増大させずに目標空燃比を得ることが可能となる。すなわち、燃料噴射指令値がその許容最小値を下回るときには、吸入空気量を増量補正することで、目標空燃比を得るために必要な燃料質量を増大することができる。こうして必要な燃料質量を増大すれば、減少補正後の燃料噴射指令値を設定可能な範囲内とすることができ、空燃比を目標空燃比に維持することが可能となる。
【００１１】
ただし、こうして吸入空気量と共に噴射する燃料の質量を増大すれば、内燃機関の出力まで増大してしまう。そこで吸入空気量の増量とともに、点火時期の遅角補正を行って、それにより燃焼を緩慢として発生トルクを低減することで、内燃機関の出力の増大を回避することができる。
【００１２】
ここで、経時変化や故障等によりインジェクターの噴射率が増大して空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正量が増大すれば、このときの吸入空気量の増大補正量や点火時期の遅角補正量は大きくなる。したがって、このときの吸入空気量の増大補正量や点火時期の遅角補正量が過大となることをもって、燃料系の異常を検出することができる。
【００１３】
その点、空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置としての請求項１に記載の発明では、フィードバック制御での燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしている。
【００１４】
また空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置としての請求項２に記載の発明では、フィードバック制御による減少補正後の燃料噴射量が許容最小値であるときには、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うことで空燃比を目標空燃比に維持するとともに、そのときの点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしている。
【００１５】
このように目標空燃比を得るために吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの点火時期の遅角補正量に基づくことで、空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正が十分行えない状況にあっても、燃料系の異常を正確に検出することができるようになる。なお、請求項３によるように、点火時期の遅角補正量に加え、吸入空気量の増量補正量にも基づいて燃料系の異常検出を行うようにすることも可能である。
【００１６】
一方、空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置としての請求項４に記載の発明では、フィードバック制御での燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの吸入空気量の増量補正量に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしている。
【００１７】
また空燃比を目標空燃比とすべく燃料噴射指令値のフィードバック制御を行う内燃機関の燃料系の異常を検出する装置としての請求項５に記載の発明では、フィードバック制御による減少補正後の燃料噴射量が許容最小値であるときには、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うことで空燃比を目標空燃比に維持するとともに、そのときの吸入空気量の増量補正量に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしている。
【００１８】
このように目標空燃比を得るために吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの吸入空気量の増量補正量に基づくことで、空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正が十分行えない状況にあっても、燃料系の異常を正確に検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態の適用される内燃機関の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施の形態に採用される燃料系異常検出ルーチンのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の燃料系の異常検出装置を具体化した一実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
まず、本実施の形態の適用される内燃機関の構成を、図１を参照して説明する。同図１に示すように、内燃機関の吸気管１には、その上流から順に、吸気を浄化するエアクリーナー２、吸入空気量を検出するエアフローメーター３、吸入空気量を調節するスロットルバルブ４が配設されている。そして吸気管１は、スロットルバルブ４の下流において、内燃機関のシリンダーブロック５に形成された吸気ポート６に接続されている。
【００２１】
吸気ポート６には、吸気中に燃料を噴射するインジェクター７が設置されている。そして吸気ポート６は、吸気バルブ８を介して、燃焼室９に接続されている。
燃焼室９には、その内部に導入された、空気と燃料との混合気を点火する点火プラグ１０が設置されている。そして燃焼室９は、排気バルブ１１を介して排気ポート１２に接続されている。
【００２２】
排気ポート１２の下流には、排気管１３が接続されている。排気管１３には、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサー１４、排気中の有害物質を浄化する触媒１５が配設されている。
【００２３】
こうした内燃機関は、電子制御ユニット１６により制御されている。電子制御ユニット１６は、機関制御のための各種演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータが記憶された読込専用メモリー（ＲＯＭ）が設けられている。また電子制御ユニット１６には、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、外部との信号の授受のためのインターフェイスとして機能する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）が設けられてもいる。
【００２４】
こうした電子制御ユニット１６の入力ポートには、上述したエアフローメーター３、空燃比センサー１４に加え、スロットル開度を検出するスロットルセンサー１７、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサー１８、機関回転速度を検出するＮＥセンサー１９などのセンサーが接続されている。また、電子制御ユニット１６の出力ポートには、スロットルバルブ４、インジェクター７、点火プラグ１０等のアクチュエーターの駆動回路が接続されている。
【００２５】
以上のように構成された内燃機関にあって、電子制御ユニット１６は、機関制御の一環として空燃比制御を実施する。空燃比制御に際しては、エアフローメーター３により検出された吸入空気量（質量）を目標空燃比で除算することで、目標空燃比を得るために必要な燃料質量を演算し、その演算された質量の燃料を噴射可能なインジェクター７の噴射時間をベース噴射指令値として算出する。ここで、インジェクター７の噴射特性が設計通りであれば、ベース噴射指令値に従って燃料噴射を行えば、目標空燃比が得られることになる。しかしながら、インジェクター７の噴射特性には、個体差や経時変化によるばらつきがある。そこで、空燃比センサー１４により検出された実際の空燃比と目標空燃比との偏差に応じて算出した空燃比フィードバック補正値によりこのベース噴射指令値を補正することで、目標空燃比を得るようにしている。
【００２６】
このときの空燃比フィードバック補正値の絶対値は、インジェクター７の噴射特性の設計値と実値とのずれの拡大に応じて大きくなる。そこで電子制御ユニット１６は、運転条件が安定したアイドル運転時における空燃比フィードバック補正値に基づいて、燃料系の異常検出を行っている。すなわち、電子制御ユニット１６は、アイドル運転時の空燃比フィードバック補正値が正常範囲を逸脱していれば、異常有りと判定することで、燃料系の異常検出を行っている。
【００２７】
ところで、インジェクター７の噴射率（単位時間当りの燃料噴射質量）が増大すると、空燃比制御によって、燃料噴射指令値は減少される。一方、インジェクター７には、ハード的な制約による最小噴射時間があり、一定値を超えての燃料噴射指令値の減少は不能となっている。そのため、目標空燃比を得るために必要な燃料噴射量が、インジェクター７のハード的な限界による許容最小値未満となれば、実際に噴射される燃料の量は、実空燃比と目標空燃比との偏差に依らず、その許容最小値に維持されることとなり、インジェクター７の噴射特性のずれが空燃比フィードバック補正値に反映されないようになる。したがって、このときの空燃比フィードバック補正値に基づいても、正確な燃料系の異常検出は行えないことになる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、電子制御ユニット１６は、こうした場合にも、燃料系の異常検出を正確に行うことが可能なように、次の制御を行うようにしている。すなわち、本実施の形態では、目標空燃比を得るために必要な燃料噴射量が許容最小値であると、吸入空気量の増量が行われる。このときの吸入空気量の増量は、燃料噴射量をその許容最小値以上とした状態で実空燃比を目標空燃比とすることが可能な吸入空気量が得られるように行われる。なお、このときの吸入空気量の増量は、スロットル開度を増大することで行われる。
【００２９】
ただし、こうして吸入空気量を増量し、それと共に噴射する燃料の質量を増大すれば、内燃機関の出力まで増大し、アイドル回転速度が上昇してしまう。そこで本実施の形態では、吸入空気量の増量とともに、点火時期の遅角補正を行って、それにより燃焼を緩慢として発生トルクを低減することで、内燃機関の出力の増大を回避するようにしている。
【００３０】
こうした場合、目標空燃比を得るために必要な燃料噴射量がその許容最小値を超えて減少するほど、より大きな吸入空気量の増量、及びより大きな点火時期の遅角が行われることになる。すなわち、インジェクター７の噴射特性が噴射率を増大させる側にずれるほど、このときの吸入空気量の増大補正量や点火時期の遅角補正量は大きくなる。したがって、このときの吸入空気量の増大補正量や点火時期の遅角補正量が過大となることをもって、燃料系の異常を検出することができる。そこで本実施の形態では、目標空燃比を得るために必要な燃料噴射指令値がその許容最小値未満となったときには、点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしている。
【００３１】
図２は、こうした本実施の形態に適用される燃料系異常検出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関運転中、電子制御ユニット１６によって周期的に繰り返し実施されるものとなっている。
【００３２】
さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、アイドル運転中であるか否かが判断される。ここでアイドル運転中でなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、今回の本ルーチンの処理はそのまま終了される。
【００３３】
一方、アイドル運転中であれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１において、空燃比フィードバック補正値による補正後の燃料噴射指令値Ｔｆｉｎがその許容最小値Ｔｍｉｎ未満であるか否かが判断される。ここで上記補正後の燃料噴射指令値Ｔｆｉｎが許容最小値Ｔｍｉｎ以上であれば（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０２において、そのときの空燃比フィードバック補正値ＦＡＦに基づいて燃料系の異常検出が行われる。このときの異常検出は、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦが規定の正常範囲を逸脱していることをもって、燃料系に異常有りと判定することで行われる。
【００３４】
一方、上記補正後の燃料噴射指令値Ｔｆｉｎが許容最小値Ｔｍｉｎ未満であれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３において、燃料噴射指令値Ｔｆｉｎを許容最小値Ｔｍｉｎ以上とした状態で目標空燃比が得られるようにするための吸入空気量の増量補正と、それに応じた機関出力の増大を打ち消すための点火時期の遅角補正とが行われる。そして続くステップＳ１０４において、点火時期の遅角補正量に基づいての燃料系の異常検出が行われる。このときの異常検出は、点火時期の遅角補正量が規定の異常判定値以上となっていることをもって、燃料系に異常有りと判定することで行われる。
【００３５】
以上説明した本実施の形態の燃料系の異常検出装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、電子制御ユニット１６は、燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うときの点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行っている。より詳しくは、電子制御ユニット１６は、フィードバック制御による減少補正後の燃料噴射量が許容最小値であるときには、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行うことで空燃比を目標空燃比に維持するようにしている。そして電子制御ユニット１６は、そのときの点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行っている。そのため、本来であれば、空燃比フィードバック制御による燃料噴射指令値の減少補正が十分行えない状況にあっても、燃料系の異常を正確に検出することができるようになる。
【００３６】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、燃料噴射指令値の減少補正とともに、吸入空気量の増量補正と点火時期の遅角補正とを行って空燃比を目標空燃比とするときの点火時期の遅角補正量に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしていた。なお、このときの吸入空気量の増量補正量、あるいはスロットル開度の増大補正量も、インジェクター７の噴射特性の噴射率増大側のずれの拡大に応じて大きくなる。そのため、このときの吸入空気量の増量補正量（スロットル開度の増大補正量）に基づいて燃料系の異常検出を行うことも可能である。またこのときの点火時期の遅角補正量と、吸入空気量の増量補正量（スロットル開度の増大補正量）との双方に基づいて燃料系の異常検出を行うようにしても良い。
【００３７】
・上記実施の形態では、燃料噴射指令値のそれ以上の減少が不能となったときに吸入空気量（スロットル開度）と点火時期とを直接操作することで、目標空燃比を維持するようにしていた。もっとも、アイドルスピードコントロールの実施中であれば、直接の操作は、点火時期に対してのみ行うだけで、点火時期の遅角とともに吸入空気量を増大させることができる。すなわち、アイドルスピードコントロール下では、機関回転速度が目標アイドル回転速度となるように、吸入空気量がフィードバック制御される。ここで、点火時期を遅角させると、機関出力が落ち、機関回転速度が低下する。そのため、このときの吸入空気量は、アイドルスピードコントロールによって、落ち込んだ機関回転速度を押し上げるべく増大される。したがって、アイドルスピードコントロール下では、点火時期のみを直接操作するだけで、吸入空気量の増大と点火時期の遅角とを行うことが可能となる。
【００３８】
・上記実施の形態では、空燃比フィードバック補正後の燃料噴射指令値がその許容最小値未満となることをもって、吸入空気量の増大と点火時期の遅角とを行うようにしていたが、空燃比フィードバックによる燃料噴射指令値の遅角補正量が一定値以上となるときに、それらの増大及び遅角を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１…吸気管、２…エアクリーナー、３…エアフローメーター、４…スロットルバルブ、５…シリンダーブロック、６…吸気ポート、７…インジェクター、８…吸気バルブ、９…燃焼室、１０…点火プラグ、１１…排気バルブ、１２…排気ポート、１３…排気管、１４…空燃比センサー、１５…触媒、１６…電子制御ユニット、１７…スロットルセンサー、１８…アクセルペダルセンサー、１９…ＮＥセンサー。
【図１】
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【図２】
2012172603.tif 000004