(57)【要約】【課題】エアフロメータの異常時にも、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を適切に行う。【解決手段】内燃機関の制御装置は、空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御などを行う。具体的には、制御手段は、エアフロメータの異常時に、エアフロメータの正常時に空燃比学習制御で得られた学習値を記憶するための第１の学習領域とは異なる第２の学習領域を使用して、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を中止させずに継続する。これにより、エアフロメータの異常時にも空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を適切に実行することができ、ハード個体差や経年変化による噴射量変化や空気量変化などを、エアフロメータの正常時と同様に吸収することが可能となる。よって、エミッション悪化を最小限に抑えることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を行う内燃機関の制御装置であって、
エアフロメータの異常時に、前記エアフロメータの正常時に前記空燃比学習制御で得られた学習値を記憶するための第１の学習領域とは異なる第２の学習領域を使用して、前記空燃比フィードバック制御及び前記空燃比学習制御を継続する制御手段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】
前記制御手段は、前記エアフロメータが正常復帰した際に、使用する学習領域を前記第２の学習領域から前記第１の学習領域へ切り替える請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記エアフロメータの異常が発生した直後に、前記第１の学習領域に記憶された学習値を前記第２の学習領域へコピーする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記エアフロメータの異常が発生した直後に、前記第２の学習領域を初期化する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御などを行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１には、エアフロメータの正常時には、エンジン回転数や水温やスロットル開度などの情報に対応付けてエアフロメータの検出値を記憶しておき、エアフロメータの異常時には、エアフロメータの検出値の代わりに、記憶された値（マップ値）を用いて制御を行う技術が提案されている。また、特許文献２には、エアフロメータの異常時に、異常判定前の出力値や推定空気量を用いた制御を行う技術が提案されている。その他にも、本発明に関連のある技術が、特許文献３及び４に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特許２５３５７９６号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２７４８号公報
【特許文献３】特開平６−３０７２７３号公報
【特許文献４】特開平３−１１５７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１乃至４に記載されたような技術では、エアフロメータの異常時に、適切な空燃比制御（理論空燃比を精度良く実現するための噴射量計算）を行うことが困難となり、エミッションが悪化してしまう場合があった。これは、エアフロメータの異常時に、排気通路上のセンサを用いた空燃比フィードバック制御を停止したり、空燃比フィードバック制御を実行しても補正量の学習記憶を停止したりすることで、空燃比補正量の学習値はエアフロメータが正常である際に得られた値などを用いることとなり、空燃比制御にずれが生じてしまう場合があったからである。
【０００５】
なお、上記した特許文献１に記載された技術では、エアフロメータの異常時でもエアフロメータの検出値に対応する空気量が引き出せるように、エンジン運転状態に対応付けて学習値などを記憶する方法を行っていると考えられる。しかしながら、この方法では、正常時において全ての領域で正しい値を記憶できていなければ、異常時にも全ての領域で正しい制御が不可能になるといった不具合が生じることが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エアフロメータの異常時にも、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を適切に行うことが可能な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】
本発明の１つの観点では、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を行う内燃機関の制御装置は、エアフロメータの異常時に、前記エアフロメータの正常時に前記空燃比学習制御で得られた学習値を記憶するための第１の学習領域とは異なる第２の学習領域を使用して、前記空燃比フィードバック制御及び前記空燃比学習制御を継続する制御手段を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の制御装置は、空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御などを行うために好適に利用される。具体的には、制御手段は、エアフロメータの異常時に、エアフロメータの正常時に空燃比学習制御で得られた学習値を記憶するための第１の学習領域とは異なる第２の学習領域を使用して、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を中止させずに継続する。つまり、エアフロメータの正常時に使用する第１の学習領域とは別に、エアフロメータの異常時において得られた学習値を記憶させるために使用する第２の学習領域を設け、エアフロメータの異常が発生した際に、使用する学習領域を第１の学習領域から第２の学習領域へ切り替えて、空燃比学習制御などを継続する。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置によれば、エアフロメータの異常時にも空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を適切に実行することができ、ハード個体差や経年変化による噴射量変化や空気量変化などを、エアフロメータの正常時と同様に吸収することが可能となる。よって、エミッション悪化を最小限に抑えることが可能となる。また、上記の内燃機関の制御装置によれば、エアフロメータの異常時においても学習を行うため、エアフロメータの正常時において、異常時において用いるための値を別途記憶させる必要がなくなる。したがって、エアフロメータの正常時における学習値の記憶状態によって、エアフロメータの異常時における制御が左右されてしまうことを抑制することができる。
【００１０】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記エアフロメータが正常復帰した際に、使用する学習領域を前記第２の学習領域から前記第１の学習領域へ切り替える。
【００１１】
この態様では、制御手段は、エアフロメータが異常状態から正常復帰した際に、使用する学習領域を第２の学習領域から第１の学習領域へ切り替えて、空燃比学習制御などを実行する。これにより、エアフロメータが正常復帰した際に、正常時における過去の学習値（第１の学習領域に記憶された学習値）をそのまま使用できるため、空燃比学習制御などを速やかに収束させることが可能となる。
【００１２】
上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記制御手段は、前記エアフロメータの異常が発生した直後に、前記第１の学習領域に記憶された学習値を前記第２の学習領域へコピーする。
【００１３】
また、上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記制御手段は、前記エアフロメータの異常が発生した直後に、前記第２の学習領域を初期化する。この場合、制御手段は、第２の学習領域を初期化した状態から空燃比学習制御などを実行することができる。これにより、エアフロメータの異常時において、第１の学習領域における学習値などを使用したことに起因する、制御性の悪化などを適切に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両５０の構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
【００１６】
車両５０は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、燃料噴射弁５と、エンジン（内燃機関）６と、点火プラグ９と、排気通路１０と、エアフロメータ１１と、スロットル開度センサ１２と、回転数センサ１３と、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ１４と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２０と、を有する。エンジン６は、気筒６ａや吸気弁７や排気弁８や点火プラグ９などを備えて構成され、例えばガソリンエンジンなどに相当する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒６ａのみを示しているが、実際にはエンジン６は複数の気筒６ａを有する。また、本発明は、ガソリンエンジンへの適用に限定されず、ディーゼルエンジンにも適用することができる。
【００１７】
吸気通路３には外部から導入された吸気（空気）が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する吸気の流量を調整する。この場合、スロットルバルブ４はスロットルモータ４ａによって開度が調整され、スロットルモータ４ａはＥＣＵ２０から供給される制御信号によって制御される。吸気通路３を通過した吸気は、エンジン６における燃焼室６ｂに供給される。また、燃焼室６ｂには、燃料噴射弁５によって噴射された燃料が供給される。この場合、燃料噴射弁５は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号に応じて、燃料噴射量が制御される。更に、エンジン６の燃焼室６ｂには、吸気弁７と排気弁８とが設けられている。吸気弁７は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。排気弁８は、開閉することによって、排気通路１０と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。
【００１８】
燃焼室６ｂ内では、上記のように供給された吸気と燃料との混合気が、点火プラグ９によって点火されることで燃焼される。この場合、燃焼によってピストン６ｃが往復運動し、当該往復運動がコンロッド６ｄを介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。エンジン６には排気通路１０が接続されており、このような燃焼によって生じた排気は排気通路１０から排出される。なお、排気通路１０上には（詳しくは、空燃比センサ１４の下流側の排気通路１０上）、排気ガスを浄化可能な触媒（不図示）が設けられている。
【００１９】
車両５０に設けられた各センサは、以下のように機能する。エアフロメータ１１は、吸気通路３を通過する吸入空気量（以下では、吸入空気量のことを単に「空気量」と表記する。）を検出し、検出した空気量に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。なお、以下では、エアフロメータ１１が検出した空気量を「エアフロ空気量」と表記する。スロットル開度センサ１２は、スロットルバルブ４の開度を検出し、検出した開度に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。回転数センサ１３は、エンジン６の回転数（エンジン回転数）を検出し、検出したエンジン回転数に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。空燃比センサ１４は、排気通路１０中のガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、検出した空燃比に対応する検出信号をＥＣＵ２０に供給する。
【００２０】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。ＥＣＵ２０は、車両５０内に設けられた各種センサから信号などを取得し、車両５０内の構成要素に対して種々の制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、主として、空燃比センサ１４が検出した空燃比に基づいて、空燃比が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を実行する。また、ＥＣＵ２０は、エンジン運転状態を空気量によって複数の学習領域に区切り、空燃比フィードバック制御によって得られた燃料噴射量の補正量（補正率）を、対応する学習領域ごとに学習値として記憶する空燃比学習制御を実行する。
【００２１】
このように、ＥＣＵ２０は、本発明における内燃機関の制御装置に相当する。具体的には、詳細は後述するが、ＥＣＵ２０は、本発明における制御手段として機能する。
【００２２】
［制御方法］
以下で、本実施形態においてＥＣＵ２０が行う制御について、具体的に説明する。
【００２３】
本実施形態では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の異常時にも、適切に空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御が実行されるように制御を行う。即ち、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の異常時にも、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を中止せずに継続する。具体的には、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の異常時に、エアフロメータ１１の正常時に空燃比学習制御で得られた学習値を記憶するための領域（第１の学習領域に対応し、以下では「正常用学習領域」と呼ぶ。）とは異なる領域（第２の学習領域に対応し、以下では「異常用学習領域」と呼ぶ。）を使用して、空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を継続する。つまり、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の正常時に使用する正常用学習領域とは別に、エアフロメータ１１の異常時において得られた学習値を記憶させるために使用する異常用学習領域を設け、エアフロメータ１１の異常が発生した際に、使用する学習領域を正常用学習領域から異常用学習領域へ切り替えて、空燃比学習制御などを継続する。また、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１が異常状態から正常復帰した際に、使用する学習領域を異常用学習領域から正常用学習領域へ切り替えて、空燃比学習制御などを実行する。
【００２４】
以上の本実施形態に係る制御によれば、エアフロメータ１１の異常時にも空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を適切に実行することができ、ハード個体差や経年変化による噴射量変化や空気量変化などを、エアフロメータ１１の正常時と同様に吸収することが可能となる。よって、エミッション悪化を最小限に抑えることが可能となる。また、本実施形態によれば、エアフロメータ１１の異常時においても学習を行うため、エアフロメータ１１の正常時において、異常時において用いるための値を別途記憶させる必要がなくなる。したがって、エアフロメータ１１の正常時における学習値の記憶状態によって、エアフロメータ１１の異常時における制御が左右されてしまうことを抑制することができる。更に、エアフロメータ１１が正常復帰した際に、正常時における過去の学習値（正常用学習領域に記憶された学習値）をそのまま使用できるため、空燃比学習制御などを速やかに収束させることができる。
【００２５】
（第１実施例）
次に、ＥＣＵ２０が行う制御の第１実施例について説明する。第１実施例では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の正常時に学習値（以下、「空燃比学習値」とも呼ぶ。）を記憶させるための正常用学習領域とは別に、エアフロメータ１１の異常時において得られた空燃比学習値を記憶させるための異常用学習領域を設け、エアフロメータ１１の異常が発生した際に、使用する学習領域を正常用学習領域から異常用学習領域へ切り替えて、空燃比学習制御などを継続する。より具体的には、第１実施例では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の異常が発生した直後に、正常用学習領域に記憶された空燃比学習値を異常用学習領域へコピーする。そして、ＥＣＵ２０は、当該コピー後、このような異常用学習領域を使用して空燃比学習制御などを実行する。なお、ＥＣＵ２０は、正常用学習領域における学習値は書き換えないで保持する。こうするのは、エアフロメータ１１が正常復帰した際に、使用する学習領域を異常用学習領域から正常用学習領域へ切り替えて、正常用学習領域に記憶された学習値をそのまま使用するためである。
【００２６】
図２は、第１実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理は、ＥＣＵ２０によって所定の周期で繰り返し実行される。
【００２７】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１が正常であるか否かの判定を行う。つまり、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１において断線やショートやスタックなどの異常が生じていないかを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１から供給される信号が異常な値を示している場合に、エアフロメータ１１が正常ではないと判定する。エアフロメータ１１が正常である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。この場合には、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理が実行される。これに対して、エアフロメータ１１が正常でない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、つまりエアフロメータ１１が異常である場合、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理が実行される。
【００２８】
エアフロメータ１１が正常である場合に行われるステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理について、まず説明する。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１が正常であるため、エアフロメータ１１で検出されたエアフロ空気量を、噴射量計算などの噴射量制御で用いる空気量（以下、「噴射制御用空気量」と呼ぶ。）として設定する。そして、処理はステップＳ１０３に進む。
【００２９】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１が正常であるため、空燃比学習値を記憶させるための学習領域として正常用学習領域を使用する。具体的には、ＥＣＵ２０は、空燃比学習値の記憶先のアドレス（以下、「空燃比学習値アドレス」と呼ぶ。）を、正常用学習領域のアドレス（正常用アドレス）とする。そして、処理はステップＳ１０８に進む。
【００３０】
次に、エアフロメータ１１が異常である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）に行われるステップＳ１０４以降の処理について説明する。ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、前回の処理（具体的には、前回のステップＳ１０１の処理）において、エアフロメータ１１が正常であると判定されていたか否かを判定する。前回、エアフロメータ１１が正常であると判定されていた場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、エアフロメータ１１の異常が発生した直後であると言える。したがって、ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２０は、正常用学習領域に記憶された空燃比学習値を異常用学習領域へコピーする。そして、処理はステップＳ１０６に進む。一方、前回、エアフロメータ１１が正常であると判定されていなかった場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、エアフロメータ１１の異常が発生した直後ではないと言えるため、ステップＳ１０５の処理を行わずに、処理はステップＳ１０６に進む。
【００３１】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２０は、推定によって得られた推定空気量を噴射制御用空気量として設定する。こうするのは、エアフロメータ１１が異常であるため、エアフロメータ１１から供給された信号に対応する空気量を用いるべきでないので、前述したようなエアフロ空気量の代わりに、推定空気量を噴射制御用空気量として設定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数やスロットル開度などから推定空気量を算出する。この場合、ＥＣＵ２０は、回転数センサ１３からエンジン回転数を取得し、スロットル開度センサ１２からスロットル開度を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、所定のモデルなどを用いて推定空気量を算出する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。なお、上記したエンジン回転数やスロットル開度以外にも、吸気弁７及び排気弁８におけるカムリフトやカム位相などもパラメータとして用いて、推定空気量を算出しても良い。これらも、空気量に関わるエンジン制御状態を示すパラメータであるからである。
【００３２】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１が異常であるため、空燃比学習値を記憶させるための学習領域として異常用学習領域を使用する。具体的には、ＥＣＵ２０は、空燃比学習値アドレスを、異常用学習領域のアドレス（異常用アドレス）とする。そして、処理はステップＳ１０８に進む。
【００３３】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１４が検出した空燃比に基づいて、空燃比フィードバック制御を実行する。そして、処理はステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、ＥＣＵ２０は、空燃比学習値を記憶させる空燃比学習制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１が正常である場合には正常用学習領域に、エアフロメータ１１が異常である場合には異常用学習領域に、空燃比学習値を記憶させる。つまり、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３で設定された正常用アドレス、若しくはステップＳ１０７で設定された異常用アドレスに基づいて、空燃比学習値を記憶させる。そして、処理はステップＳ１１０に進む。
【００３４】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ２０は、上記のように設定された噴射制御用空気量などを用いて噴射量計算を行う。また、ＥＣＵ２０は、フィードバック量及び学習値の反映も行う。そして、処理はステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１０で計算された噴射量にて燃料噴射を行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、計算された噴射量に対応する制御信号を燃料噴射弁５に対して供給する。そして、処理は当該フローを抜ける。
【００３５】
以上説明した第１実施例によれば、エアフロメータ１１の異常時にも空燃比フィードバック制御及び空燃比学習制御を適切に実行することができ、ハード個体差や経年変化による噴射量変化や空気量変化などを、エアフロメータ１１の正常時と同様に吸収することが可能となる。また、エアフロメータ１１の異常時においても学習を行うため、エアフロメータ１１の正常時において、異常時に用いるための値を別途記憶させる必要がなくなる。よって、エアフロメータ１１の正常時における学習値の記憶状態によって、エアフロメータ１１の異常時における制御が左右されてしまうことを抑制することができる。
【００３６】
（第２実施例）
次に、ＥＣＵ２０が行う制御の第２実施例について説明する。第２実施例でも、第１実施例と同様に、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１１の異常時において、使用する学習領域を正常用学習領域から異常用学習領域へ切り替えて、空燃比学習制御などを中止せずに継続する。しかしながら、第１実施例では、エアフロメータ１１の異常が発生した直後に、正常用学習領域に記憶された空燃比学習値を異常用学習領域へコピーしていたが、第２実施例では、エアフロメータ１１の異常が発生した直後に、このようなコピーを行わずに、異常用学習領域を初期化する。つまり、第２実施例では、エアフロメータ１１の異常が発生した直後に、異常用学習領域における空燃比学習値を初期化する。
【００３７】
こうするのは、エアフロメータ１１の正常時と異常時とでは、噴射制御用空気量自体が異なるため、空燃比の補正量も異なり、空燃比学習値が異なることが考えられるからである。つまり、第１実施例で示したように正常用学習領域に記憶された空燃比学習値を異常用学習領域へコピーすると、つまり異常時において正常用学習領域の空燃比学習値を使用すると、空燃比の制御性などが悪化してしまう可能性が考えられるからである。したがって、第２実施例では、エアフロメータ１１の異常が発生した直後に、異常用学習領域を初期化して、初期化状態から空燃比学習制御などを改めて実行する。
【００３８】
図３は、第２実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理も、ＥＣＵ２０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、ステップＳ２０５の処理を除くステップＳ２０１〜Ｓ２０４及びステップＳ２０６〜Ｓ２１１の処理は、それぞれ、前述したステップＳ１０１〜Ｓ１０４及びステップＳ１０６〜Ｓ１１１の処理と同様であるため、その説明を省略する。ここでは、ステップＳ２０５の処理のみについて説明を行う。
【００３９】
ステップＳ２０５の処理は、前回、エアフロメータ１１が正常であると判定されていた場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、つまりエアフロメータ１１の異常が発生した直後である場合に実行される。具体的には、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ２０は、異常用学習領域を初期化する。つまり、ＥＣＵ２０は、異常用学習領域における空燃比学習値を初期化する。そして、処理はステップＳ２０６に進む。この後、前述したステップＳ１０６〜ステップＳ１１１の処理と同様の処理が実行される。
【００４０】
以上説明した第２実施例によれば、エアフロメータ１１の異常時に、異常用学習領域を初期化した状態から空燃比学習制御などを実行することができる。よって、エアフロメータ１１の異常時において、正常用学習領域における空燃比学習値などを使用したことに起因する、制御性の悪化などを適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された車両の概略構成図を示す。
【図２】第１実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第２実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
３  吸気通路
４  スロットルバルブ
５  燃料噴射弁
６  エンジン
１０  排気通路
１１  エアフロメータ
１２  スロットル開度センサ
１３  回転数センサ
１４  空燃比センサ
２０  ＥＣＵ
５０  車両
【図１】
2009264327.tif 000003
【図２】
2009264327.tif 000004
【図３】
2009264327.tif 000005