(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のスロットルバルブの開度と回転数とに基づいて基本燃料噴射量を決定するとともに、アイドル運転時を含む内燃機関の負荷状態に基づいて設定される複数の学習ゾーンにおいて学習するフィードバック補正量の学習値にて基本燃料噴射量を補正して内燃機関の空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制御する内燃機関の空燃比補正方法において、
堆積物が付着することにより、付着のない場合から吸入空気量が減少することで基本燃料噴射量が少なくなる割合を示す偏差率をアイドル運転時の学習ゾーンにおける学習値に基づいて演算し、
スロットルバルブ近傍の吸入空気通路における堆積物の付着の有無を、高負荷時の学習ゾーンにおける学習値と演算した偏差率とに基づいて判定し、
演算した偏差率を各学習ゾーンのスロットルバルブの開度に応じた吸入空気量に基づいて設定する補正係数に基づいて補正し、
補正した偏差率とアイドル運転時の学習値とに基づいてその時点の運転状態に対応する学習ゾーンの堆積物付着後の学習値を設定し、
設定した学習値に基づいて基本燃料噴射量を補正することを特徴とする内燃機関の空燃比補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のスロットルバルブの開度と機関回転数とに基づいて空燃比を制御する内燃機関における空燃比補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関であるエンジンのスロットルバルブ近傍の吸気管内壁に、潤滑油成分や燃焼生成物に由来する炭素微粒子等からなる堆積物いわゆるデポジットが堆積あるいは付着することが知られている。このようなデポジットは、通常、走行距離が長くなる程多くなり、スロットルバルブの開度が小さい場合にその影響が顕著に現れる。
【０００３】
基本燃料噴射量をスロットルバルブの開度とエンジン回転数とに基づいて演算するいわゆるα−Ｎ方式の燃料噴射制御システムを採用するエンジンでは、このようなデポジットの付着により吸気管の断面積が減少するために、吸入空気量が減少する。その結果、検出されたスロットル開度に基づいて基本燃料噴射量を演算すると、実際の吸入空気量が減少しているために、空燃比がリッチ側に移動することがある。
【０００４】
このようなデポジットによる基本燃料噴射量への影響を解消するために、例えば特開平４−３２５７４５号に記載されたもののように、デポジットに吸収されて吸気管内壁面に付着する燃料を考慮して燃料付着補正係数を設定しておき、空燃比フィードバック補正係数等と合わせて用いて基本燃料噴射量を補正するものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような燃料噴射方式のエンジンでは、空燃比フィードバック補正係数の機能を補うために、エンジンの運転状態に応じて学習値を記憶するものが一般的である。学習値は、エンジンの運転状態を複数の状態に区分し、つまり運転状態に応じて基本燃料噴射量とエンジン回転数とにより学習ゾーンを設定し、それらの学習ゾーン毎に１つの学習値を記憶している。また、ある学習ゾーンの学習値が更新されると、残る他の学習ゾーンの学習値についても所定の割合で更新されるようにしてある。
【０００６】
デポジットが付着した場合、例えば図４に示すように、デポジットが付着していない場合に対する吸入空気量の割合は、スロットル開度が低い学習ゾーンで大幅に低下する。このように、１つの学習ゾーン内の同一スロットル開度においてデポジットの付着前と後とで吸入空気量が変化するため、１つの学習値により基本燃料噴射量を補正すると、学習値が実際の吸入空気量に対応していないために、例えば、図４の斜線で示す領域においては、その学習ゾーンの学習値により補正を行うことにより、学習値に対応する吸入空気量より多量の吸入空気量となっているので空燃比がリーン側に偏ることがある。
【０００７】
さらに、例えばモード走行のようにして実際に車両が走行した場合では、加減速が繰り返されるために、その都度学習ゾーンが切り換わる。例えば、図５に示すように、アイドル運転状態から車両が発進し、学習ゾーンがアイドル運転時の学習ゾーンＡＫＧ１から次の低開度の学習ゾーンＡＫＧ２に移行した場合、学習ゾーンＡＫＧ２での走行において、スロットル開度が低負荷の学習ゾーンＡＫＧ２に近いために空燃比がリーンとなっていると、空燃比を理論空燃比に近づけるために学習値がリッチ側に学習（更新）される。この後、アクセルが戻され、スロットル開度がアイドル開度となった場合に、学習ゾーンＡＫＧ２の学習値がリッチ側に更新されているために、学習ゾーンＡＫＧ１の学習値も同様に更新されていることから、空燃比が短期間ではあるがリッチ側に変化することがある。
【０００８】
この結果、エンジンの回転がわずかに乱れたり、空燃比がリーンな状態ではＮＯｘの排出量が、またリッチな状態ではＨＣ、ＣＯの排出量が増加することがある。
このような事情に鑑みて学習値をデポジットの付着を考慮して補正することが考えられるが、学習ゾーンが基本燃料噴射量とエンジン回転数とに基づいて区成されているため、スロットルバルブの開度に基づいて学習値を補正することが困難で、よって補正のための演算が複雑になった。
【０００９】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る内燃機関の空燃比補正方法は、空燃比フィードバック制御をフィードバック補正量の学習値を用いて行う場合に、スロットルバルブ近傍の吸入空気通路に堆積物が付着していることを検出し、学習値をアイドル運転時の学習値に基づいて演算した基本燃料噴射量の偏差率に基づいて補正し、その補正した学習値により基本燃料噴射量を補正する構成である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、内燃機関のスロットルバルブの開度と回転数とに基づいて基本燃料噴射量を決定するとともに、アイドル運転時を含む内燃機関の負荷状態に基づいて設定される複数の学習ゾーンにおいて学習するフィードバック補正量の学習値にて基本燃料噴射量を補正して内燃機関の空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制御する内燃機関の空燃比補正方法において、堆積物が付着することにより、付着のない場合から吸入空気量が減少することで基本燃料噴射量が少なくなる割合を示す偏差率をアイドル運転時の学習ゾーンにおける学習値に基づいて演算し、スロットルバルブ近傍の吸入空気通路における堆積物の付着の有無を、高負荷時の学習ゾーンにおける学習値と演算した偏差率とに基づいて判定し、演算した偏差率を各学習ゾーンのスロットルバルブの開度に応じた吸入空気量に基づいて設定する補正係数に基づいて補正し、補正した偏差率とアイドル運転時の学習値とに基づいてその時点の運転状態に対応する学習ゾーンの堆積物付着後の学習値を設定し、設定した学習値に基づいて基本燃料噴射量を補正することを特徴とする内燃機関の空燃比補正方法である。
【００１２】
このような構成のものであれば、スロットルバルブの近傍の吸入空気通路に堆積物が付着して吸入空気通路の通路断面積が減少し、その結果吸入空気量が減少しても、基本燃料噴射量を補正するための学習値が吸入空気量に応じた値になるため、基本燃料噴射量の補正が適切なものになる。つまり、ある学習ゾーン特には低負荷運転領域に対応する学習ゾーンにおいて、経時変化によってスロットルバルブ近傍の吸入空気通路に堆積物（汚れ）が付着して吸入空気量が付着前と異なる状態になっても、堆積物による空燃比制御への影響を抑制することが可能になる。したがって、エミッションの増加を低減することができ、排気ガス性能を向上させることが可能になる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
図１に概略的に示したエンジン１００は自動車用のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。スロットルバルブ２には、その開度すなわちスロットル開度ＴＡを検出するために、スロットルセンサ１６がスロットルバルブ２の回動に応動するように連結してある。このエンジン１００には、後述するように、吸入空気量をスロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとに基づいて演算して燃料噴射量を制御する、いわゆるα−Ｎ方式と呼ばれる燃料制御方式が適用されるものである。
【００１４】
サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニホルド４の一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６により制御するようにしている。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ2センサ２１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。このＯ2センサ２１からは、酸素濃度に対応して電圧信号ｈが出力される。
【００１５】
電子制御装置６は、中央演算処理装置７と、後述するＡ／Ｆフィードバック補正係数の学習値ＫＧＸ等を記憶する記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース９には、エンジン回転数ＮＥ、気筒判別、及びクランク角度基準位置を検出するためのカムポジションセンサ１４から出力される回転数信号Ｎｅ、気筒判別信号Ｇ１、及びクランク角度基準位置信号Ｇ２、車速を検出するための車速センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロットルセンサ１６から出力されるスロットル開度信号ｄ、スロットルバルブ２の閉成状態を検出するためのアイドルスイッチ１１６ｄから出力されるＩＤＬ信号ｋ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ2センサ２１から出力される電圧信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆ、スパークプラグ１８に対してイグニッションパルスｇがそれぞれ出力されるようになっている。
【００１６】
電子制御装置６は、基本的には、つまりデポジットが付着していない状態では、スロットルセンサ１６から出力されるスロットル開度信号ｄに基づくスロットル開度ＴＡとカムポジションセンサ１４から出力される回転数信号Ｎｅに基づくエンジン回転数ＮＥとを主な情報として基本燃料噴射量に対応する基本噴射時間ＴＰを決定し、定常運転下で、空燃比を検出し、検出した空燃比が理論空燃比となるように、Ｏ2センサ２１からの電圧信号ｈに基づいて設定されるＡ／Ｆフィードバック補正係数、エンジン１００の運転状態に応じて設定される複数の学習ゾーンに対してフィードバック制御のためにそれぞれ設定されるＡ／Ｆフィードバック補正係数の学習値ＫＧＸやその他の補正係数にて基本燃料噴射量を補正して実際の燃料噴射量に対応する有効噴射時間ＴＴＡＵを演算してフィードバック制御する。
【００１７】
また、電子制御装置６は、堆積物が付着することにより、付着のない場合から吸入空気量が減少することで基本燃料噴射量が少なくなる割合を示す偏差率をアイドル運転時の学習ゾーンにおける学習値に基づいて演算し、スロットルバルブ２近傍の吸入空気通路における堆積物の付着の有無を、高負荷時の学習ゾーンにおける学習値と演算した偏差率とに基づいて判定し、演算した偏差率を各学習ゾーンのスロットルバルブ２の開度に応じた吸入空気量に基づいて設定する補正係数に基づいて補正し、補正した偏差率とアイドル運転時の学習値とに基づいてその時点の運転状態に対応する学習ゾーンの堆積物付着後の学習値を設定し、設定した学習値に基づいて基本燃料噴射量を補正するようにプログラムしてある。学習ゾーンは、エンジン回転数ＮＥと基本噴射時間ＴＰとに基づいて、例えば、４つの学習ゾーンＡＫＧ１〜４に区成してある。この実施例では、アイドル学習ゾーンＡＫＧ１、低負荷学習ゾーンＡＫＧ２を例にして説明する。それぞれの学習ゾーンＡＫＧ１〜４の学習値は、相互に関連して更新されるものである。すなわち、ある学習ゾーンＡＫＧＸにおいて学習値が更新されると、残る他の学習ゾーンにおいても、所定の比率で学習値が更新されるものである。
【００１８】
デポジットが付着した際の空燃比補正制御の概略的な構成は、図２に示す通りである。
図２において、ステップＳ１では、以下の条件により、デポジットが付着したか否かを判定する。すなわち、高負荷学習ゾーンＡＫＧ４における学習値ＫＧ４が所定値ＫＬＫＧ４ＤＰ以上であり、かつアイドル運転状態でのＡ／Ｆフィードバック補正係数のデポジットが付着していない場合のフィードバック補正係数ＩＮＴと、記憶してある学習値ＫＧ１との積である基本燃料噴射量の偏差率ＩＮＴ＊ＫＧＸが所定量ＫＬＩＮＴＫＧ未満である場合に、デポジットが付着していると判定する。学習値ＫＧ４が所定値ＫＬＫＧ４ＤＰ以上であることを判定するのは、大気圧の低い高地を走行することにより、学習値ＫＧ４が平地における値からずれていないか否かを判定するものである。また、偏差率ＩＮＴ＊ＫＧＸは、デポジットが付着することにより、付着のない場合から吸入空気量が減少することで基本燃料噴射量が少なくなる割合を示すものである。このように、２つの条件を判定することにより、各スロットル開度ＴＡに対する吸入空気量ＣＬＦＬＯＷが、デポジットが付着していない場合の各スロットル開度ＴＡに対する吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対して、所定の割合でもって変化していることを検出している。
【００１９】
ステップＳ２では、デポジット補正係数ＫＤＥＰを、基本噴射時間ＴＰとエンジン回転数ＮＥとに基づく吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対応するデポジット空燃比補正係数ＦＫＤＥＰに基づいて決定し、決定したデポジット補正係数ＫＤＥＰに１から偏差率ＩＮＴ＊ＫＧＸを減じた値を乗じて、補正係数ＫＴＤＥＰを演算する。
ＫＴＤＥＰ＝（１−ＩＮＴ＊ＫＧＸ）＊ＫＤＥＰ                （１）
【００２０】
デポジット空燃比補正係数ＦＫＤＥＰは、吸入空気量ＣＬＦＬＯＷの代表的な値に対してテーブルにより設定してあり、アイドル開度において小さくなりスロットル開度が大きくなるつまり中、高負荷の運転領域近傍に近づく開度まで大きくなり、中、高負荷の運転領域において減少して０となるように設定してある（図３に示す）。吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対応しないデポジット空燃比補正係数ＦＫＤＥＰは、補間計算により計算される。そして、デポジットが付着していないアイドル運転時の基本燃料噴射量からの偏差（図４において、Ｄ１として示す）にデポジット補正係数ＫＤＥＰを乗じることにより、例えば、図４に示す学習ゾーンＡＫＧ２における、吸入空気量がデポジットの付着により変化している状態における学習値ＫＧ２を推定するものである。
【００２１】
ステップＳ３では、デポジット付着時の有効噴射時間ＴＴＡＵを次式により演算する。
ＴＴＡＵ＝ＴＰ＊ＫＧＸ＊（１＋ＫＴＤＥＰ）                  （２）
式（２）において、この時点のアイドル運転時の学習値ＫＧＸに補正係数ＫＴＤＥＰに１を加算した数値を乗じることにより、この時点の運転状態に対応する学習ゾーンに対応して記憶された学習値ＫＧＸを、デポジットが付着した場合の吸入空気量に略対応する学習値に補正するものである。ステップＳ４では、補正係数ＫＴＤＥＰを０にする。
【００２２】
このような構成において、走行距離が少なくデポジットが吸入空気量に影響を与えるほど付着していない場合、あるいは高地等の走行で大気圧が変化している場合、ステップＳ１における条件を満たさないので、制御は、ステップＳ１→Ｓ４→Ｓ３と進み、その時点で記憶されている学習値ＫＧＸにより基本燃料噴射量ＴＰを補正して有効噴射時間ＴＴＡＵを演算する。
【００２３】
一方、走行距離が増加してデポジットが付着すると、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と進み、学習値ＫＧＸを補正係数ＫＴＤＥＰにより補正して有効噴射時間ＴＴＡＵを演算する。
例えば、デポジットが付着している状態で、車両が発進したとする。この場合、アクセルが踏み込まれることにより、スロットルバルブ２が開き、エンジン回転数ＮＥが上昇して、エンジン１００の運転状態は学習ゾーンＡＫＧ１に対応する状態から学習ゾーンＡＫＧ２に対応する状態に移行する。ステップＳ２を実行すると、この時点のスロットル開度ＴＡに応じた吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対応して、補正係数ＫＴＤＥＰを演算する。そして、演算した補正係数ＫＴＤＥＰによりこの学習ゾーンＡＫＧ２の学習値ＫＧ２に対応する補正係数を設定し、設定した補正係数言い換えればデポジットが付着した場合に対応する学習値ＫＧ２により基本噴射時間ＴＰを補正して有効噴射時間ＴＴＡＵを演算する。
【００２４】
このように、デポジットが付着した際に、補正係数ＫＴＤＥＰにより学習値ＫＧを適正につまりデポジットが付着したことによる吸入空気量ＣＬＦＬＯＷの変化に対応するように補正して有効噴射時間ＴＴＡＵを演算するので、それぞれの学習ゾーンにおけるどのような運転状態においても空燃比をリーン側に補正しすぎることを防止することができる。これにより、例えばモード走行のように発進、加速、減速、アイドリングを繰り返すような走行を行っても、ある学習ゾーンにおいて学習値ＫＧをリッチ側に学習し、その結果、学習ゾーンが移行した直後に、空燃比がリッチ側に偏るといった不具合をほぼ解消することができる。したがって、空燃比がリーン側に偏ってＮＯｘの排出量が増加したり、あるいはリッチ側に偏ってＨＣ、ＣＯの排出量が増加することを確実に抑制することができる。さらに、この実施例のように、少ない学習ゾーンで確実にデポジットの付着による影響を抑制することができるので、学習ゾーンを細分化した際に生じる、使用回数が少ない学習ゾーンに移行することにより空燃比がリーン側あるいはリッチ側に偏るといった不具合を解消することができる。
【００２５】
なお、本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではない。
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スロットルバルブの近傍の吸入空気通路に堆積物が付着して吸入空気通路の通路断面積が減少し、その結果吸入空気量が減少しても、基本燃料噴射量を補正するための学習値が吸入空気量に応じた値になるため、基本燃料噴射量の補正を適切なものにすることができる。また、ある学習ゾーン特には低負荷運転領域に対応する学習ゾーンにおいて、経時変化によってスロットルバルブ近傍の吸入空気通路に堆積物（汚れ）が付着して吸入空気量が付着前と異なる状態になっても、堆積物による空燃比制御への影響を抑制することができる。したがって、エミッションの増加を低減することができ、排気ガス性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図２】同実施例の概略的な制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施例のデポジット空燃比補正係数の変化を示すグラフ。
【図４】デポジットが付着した際の吸入空気量の減少割合を示すグラフ。
【図５】モード走行時の学習値の動きと空燃比の動きとを示すグラフ。
【符号の説明】
２…スロットルバルブ
６…電子制御装置
７…中央演算処理装置
８…記憶装置
９…入力インターフェース
１１…出力インターフェース
【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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