JP4680638B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.
インジェクタの燃料噴射量を調整して内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置において、従来、インジェクタに作用する燃料の圧力を可変とした技術が提案されている。例えば特許文献1に記載される技術にあっては、内燃機関の排気系に配置された空燃比センサの出力に基づき、燃料ポンプを駆動する電動モータの動作を制御することで、燃料の圧力を増減して燃料噴射量を調整するように構成している。
また、燃料噴射量の少ない低負荷時に燃料の圧力を低下させることで、燃料ポンプなど、燃料の圧力を調節する燃圧調節手段の出力を減少させてエネルギ損失を低減するようにした技術も提案されている。 In addition, a technique has been proposed in which the energy loss is reduced by reducing the output of the fuel pressure adjusting means for adjusting the fuel pressure, such as a fuel pump, by reducing the fuel pressure at a low load with a small fuel injection amount. ing.
ところで、燃料の圧力を低下させると、燃料噴射時の減圧沸騰によって燃料がベーパ化し、インジェクタの流量計量部近傍に気泡が発生する場合がある。インジェクタの流量計量部近傍に気泡が発生すると、燃料噴射量が減少し、空燃比が目標空燃比よりもリーンになるという不具合が生じる。 By the way, when the pressure of the fuel is reduced, the fuel is vaporized by the boiling under reduced pressure at the time of fuel injection, and bubbles may be generated in the vicinity of the flow rate measuring portion of the injector. If bubbles are generated in the vicinity of the flow metering portion of the injector, the fuel injection amount is reduced, causing a problem that the air-fuel ratio becomes leaner than the target air-fuel ratio.
燃料のベーパ化は、ベーパの発生に伴う空燃比のリーン化を検知し、燃料の圧力を上昇させることで抑制することができる。ベーパの発生に伴う空燃比のリーン化を検知するには、空燃比のフィードバック制御で算出されるフィードバック補正係数を使用することが考えられる。フィードバック補正係数は、具体的には燃料噴射量の補正係数であり、空燃比センサの出力が目標空燃比に一致するようにその値が決定されると共に、低負荷時に学習値(基準値)として記憶されるのが一般的である。このフィードバック補正係数の算出値と学習値を比較することにより、空燃比のリーン化、即ち、燃料のベーパ化を検知することができる。 The fuel vaporization can be suppressed by detecting the lean air-fuel ratio accompanying the vapor generation and increasing the fuel pressure. In order to detect the lean air-fuel ratio accompanying the generation of vapor, it is conceivable to use a feedback correction coefficient calculated by air-fuel ratio feedback control. Specifically, the feedback correction coefficient is a correction coefficient for the fuel injection amount, and its value is determined so that the output of the air-fuel ratio sensor matches the target air-fuel ratio, and as a learning value (reference value) at low load It is generally memorized. By comparing the calculated value of the feedback correction coefficient with the learned value, it is possible to detect leanness of the air-fuel ratio, that is, fuel vaporization.
しかしながら、燃料がベーパ化して空燃比がリーンになると、それに連動してフィードバック補正係数も大きく増加してしまう。即ち、低負荷時に燃圧を低下させた状態(換言すれば、燃料がベーパ化する可能性がある状態)でフィードバック補正係数の学習を行うと、学習値が不正確になり、ベーパの検知精度が低下してしまう。その結果、燃料のベーパ化を効果的に抑制することが困難となり、空燃比を目標空燃比に精度良く制御できないという問題があった。 However, when the fuel vaporizes and the air-fuel ratio becomes lean, the feedback correction coefficient also increases greatly in conjunction with it. That is, if the feedback correction coefficient is learned in a state where the fuel pressure is reduced at low load (in other words, the fuel may vaporize), the learned value becomes inaccurate, and the vapor detection accuracy is reduced. It will decline. As a result, it is difficult to effectively suppress fuel vaporization, and there is a problem that the air-fuel ratio cannot be accurately controlled to the target air-fuel ratio.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、圧力低下に伴う燃料のベーパ化を効果的に抑制し、空燃比を目標空燃比に精度良く制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, effectively suppress the fuel vaporization accompanying the pressure drop, and accurately control the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio. Is to provide.
上記の課題を解決するために、請求項1にあっては、インジェクタの燃料噴射量を調整して内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記内燃機関の燃料供給系に配置されて前記インジェクタに作用する燃料の圧力を調節する燃圧調節手段と、前記燃料の圧力に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、前記検出された負荷状態が第1の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する一方、前記検出された負荷状態が前記第1の負荷状態よりも低負荷の第2の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力よりも低圧の第2の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する第1の制御手段と、前記内燃機関の排気系に配置された空燃比センサと、前記空燃比センサによって検出された空燃比が前記目標空燃比に一致するように前記燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記算出されたフィードバック補正係数を学習値として記憶する補正係数学習手段と、前記算出されたフィードバック補正係数と前記記憶された学習値に基づいて減圧沸騰による燃料のベーパ化が生じているか否か判定する判定手段と、前記燃料のベーパ化が生じていると判定されるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御すると共に、前記燃料のベーパ化が生じていないと判定されるとき、前記燃料の圧力を前記第2の圧力に保持するように前記燃圧調節手段の動作を制御する第2の制御手段とを備えると共に、前記補正係数学習手段は、さらに前記検出された負荷状態が前記第2の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する第3の制御手段を備え、前記燃料の圧力が前記第1の圧力に上昇しているときに算出された前記フィードバック補正係数を前記学習値として記憶するように構成した。請求項2の内燃機関の空燃比制御装置にあっては、前記判定手段は、前記フィードバック補正係数が所定時間継続して前記記憶された学習値を上回るとき、前記燃料のベーパ化が生じていると判定するように構成した。また、請求項3の内燃機関の空燃比制御装置にあっては、前記第3の制御手段は、前記検出された負荷状態が前記第2の負荷状態にあり、かつ燃料噴射時間が所定時間以上であるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御するように構成した。さらに、請求項4の内燃機関の空燃比制御装置にあっては、前記フィードバック補正係数が算出される前または前記内燃機関の排気系に発生した炭化水素の量が所定値を上回るとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力よりも高圧の第3の圧力となるように前記燃圧力調節手段の動作を制御する第4の制御手段を備えるように構成した。
In order to solve the above-mentioned problem, according to
請求項1に係る内燃機関の空燃比制御装置にあっては、内燃機関の負荷状態が第1の負荷状態にあるとき、燃料の圧力が第1の圧力となるように燃圧調節手段の動作を制御する一方、負荷状態が第1の負荷状態よりも低負荷の第2の負荷状態にあるとき、燃料の圧力が第1の圧力よりも低圧の第2の圧力となるように燃圧調節手段の動作を制御するように構成したので、内燃機関の負荷に応じて燃圧調節手段の出力を減少させることができ、エネルギ損失を低減することができる。
In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to
また、燃料噴射量のフィードバック補正係数とその学習値に基づいて減圧沸騰による燃料のベーパ化が生じていると判定されるとき、燃料の圧力が第1の圧力となるように燃圧調節手段の動作を制御すると共に、燃料のベーパ化が生じていないと判定されるとき、燃料の圧力を第2の圧力に保持するように燃圧調節手段の動作を制御することで、燃料のベーパ化を抑制するように構成した。具体的には、フィードバック補正係数とその学習値の比較結果に基づいて燃料のベーパ化を検知すると共に、燃料のベーパ化が生じていると判定されるとき、燃料の圧力を上昇させることにより、ベーパ化を抑制するように構成した。 Further, when it is determined that fuel vaporization due to reduced-pressure boiling occurs based on the feedback correction coefficient of the fuel injection amount and the learning value thereof, the operation of the fuel pressure adjusting means so that the fuel pressure becomes the first pressure. When the fuel vaporization is determined not to occur, the fuel vaporization is suppressed by controlling the operation of the fuel pressure adjusting means so as to maintain the fuel pressure at the second pressure. It was configured as follows. Specifically, by detecting the fuel vaporization based on the comparison result of the feedback correction coefficient and the learning value, and when it is determined that the fuel vaporization has occurred, by increasing the fuel pressure, It was configured to suppress vaporization.
さらに、負荷状態が第2の負荷状態にあるとき(即ち、燃料の圧力が低圧側の第2の圧力であるとき)は、燃料の圧力が第2の圧力よりも高圧の第1の圧力となるように燃圧調節手段の動作を制御すると共に、燃料の圧力が第1の圧力に上昇しているときに算出されたフィードバック補正係数を学習値として記憶するように構成したので、減圧沸騰による燃料のベーパ化(空燃比のリーン化)の影響を受けることなく、正確な学習値を得ることができ、よってベーパの発生を正確に検知することができる。従って、燃料のベーパ化を効果的に抑制することが可能となり、空燃比を目標空燃比に精度良く制御することできる。また、判定手段は、フィードバック補正係数が所定時間継続して記憶された学習値を上回るとき、燃料のベーパ化が生じていると判定するように構成したので、フィードバック補正係数の瞬間的な乱れによる燃圧の上昇を防止することができる。また、第3の制御手段は、検出された負荷状態が第2の負荷状態にあり、かつ燃料噴射時間が所定時間以上であるとき、燃料の圧力が前記第1の圧力となるように構成したので、別言すると、燃料の圧力の上昇(およびフィードバック補正係数の学習)を回避するように構成したので、インジェクタを安定に作動させることができ、空燃比を目標空燃比により精度良く制御することができる。さらに、フィードバック補正係数が算出される前または内燃機関の排気系に発生した炭化水素の量が所定値を上回るとき、燃料の圧力が第1の圧力よりも高圧の第3の圧力となるように構成したので、空燃比のフィードバック制御が開始するまでの間や炭化水素の量が多いとき、燃料の圧力を高圧に保つことで噴霧の微粒化を促進し、排出ガスを改善することができる。 Further, when the load state is the second load state (that is, when the fuel pressure is the second pressure on the low pressure side), the fuel pressure is higher than the second pressure. The operation of the fuel pressure adjusting means is controlled so that the feedback correction coefficient calculated when the fuel pressure is rising to the first pressure is stored as a learned value. Thus, an accurate learning value can be obtained without being affected by the vaporization of the air (the lean air-fuel ratio), and the occurrence of vapor can be accurately detected. Accordingly, fuel vaporization can be effectively suppressed, and the air-fuel ratio can be accurately controlled to the target air-fuel ratio. Further, since the determination means is configured to determine that fuel vaporization occurs when the feedback correction coefficient exceeds the stored learning value continuously for a predetermined time, it is caused by instantaneous disturbance of the feedback correction coefficient. An increase in fuel pressure can be prevented. Further, the third control means is configured such that when the detected load state is the second load state and the fuel injection time is equal to or longer than a predetermined time, the fuel pressure becomes the first pressure. Therefore, in other words, since it is configured to avoid an increase in fuel pressure (and learning of the feedback correction coefficient), the injector can be stably operated, and the air-fuel ratio can be accurately controlled by the target air-fuel ratio. Can do. Further, before the feedback correction coefficient is calculated or when the amount of hydrocarbons generated in the exhaust system of the internal combustion engine exceeds a predetermined value, the fuel pressure becomes a third pressure higher than the first pressure. Since it is configured, atomization of the spray can be promoted and exhaust gas can be improved by maintaining the fuel pressure at a high pressure until the air-fuel ratio feedback control is started or when the amount of hydrocarbon is large.
以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の最良の実施の形態について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1はこの発明の第1実施例に係る内燃機関の空燃比制御装置を全体的に示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
図において、符号10は図示しない車両に搭載された内燃機関(以下「エンジン」という)を示す。エンジン10は、例えば直列4気筒の火花点火式エンジンである。
In the figure,
エンジン10の吸気管12の上流側には、スロットルバルブ14が配置される。スロットルバルブ14は、運転席フロアに設けられたアクセルペダル、あるいは電動モータなどのアクチュエータ(いずれも図示せず)に接続され、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて開閉されてエンジン10の吸気を調量する。
A
スロットルバルブ14よりも下流の吸気ポート付近には、気筒(図示せず)ごとにインジェクタ(燃料噴射弁)16が設けられる。インジェクタ16は、燃料供給系20に接続される。燃料供給系20は、燃料タンク22、燃料供給管24、燃料ポンプ26およびデリバリパイプ28などからなる。インジェクタ16はデリバリパイプ28と燃料供給管24を介して燃料タンク22に接続され、燃料供給管24の最上流位置には燃料ポンプ26が設けられる。尚、図示の便宜上、デリバリパイプ28をエンジン10から離間した位置に示したが、実際には、エンジン10のシリンダヘッド付近に取り付けられる。
In the vicinity of the intake port downstream of the
燃料ポンプ26は、図示しない電動モータで駆動されて燃料タンク22に貯留された燃料(具体的にはガソリン燃料)を吸入すると共に、吸入した燃料をインジェクタ16に圧送する。インジェクタ16は、エンジン10の運転状態などに応じて決定される所定の燃料噴射時期で開弁し、燃料供給系20から供給された燃料を噴射する。尚、燃料供給系20からインジェクタ16に作用する燃料の圧力(以下「燃圧」という)は、燃料ポンプ26の動作(具体的には、ポンプを駆動する電動モータの回転数)を制御することによって調節自在とされる。即ち、燃料ポンプ26は、燃圧を調節する燃圧調節手段として機能する。
The
前記したスロットルバルブ14の付近には、スロットル開度センサ30が設けられる。スロットル開度センサ30は、スロットル開度θTHを示す出力を生じる。また、吸気管12のスロットルバルブ14の下流側には、吸気管内圧力センサ32および吸気温センサ34が装着され、それぞれ吸気管内圧力(負圧)PBおよび吸気温TAを示す出力を生じる。
A
エシジン10のシリンダブロックの冷却水が充満した気筒周壁(図示せず)には、冷却水温センサ36が取り付けられる。冷却水温センサ36は、冷却水温TWを示す信号を出力する。さらに、エンジン10のクランク軸付近には、クランク角センサ38が取り付けられる。クランク角センサ38は、所定のクランク角度(例えば30度)でCRK信号を出力する。
A cooling
また、燃料供給系20においてデリバリパイプ28の付近には、燃圧センサ40が配置される。燃圧センサ40は、インジェクタ16に作用する燃圧PFを示す出力を生じる。さらに、エンジンルーム(図示せず)の適宜位置には大気圧センサ42が設けられると共に、アクセルペダルの付近にはアクセルペダル操作量センサ44が設けられる。大気圧センサ42とアクセルペダル操作量センサ44は、それぞれ大気圧PAとアクセルペダルの操作量APを示す出力を生じる。
Further, a
エンジン10の燃焼ガスは、排気管54とその途中に設けられた三元触媒56からなる排気系60を介して外部に排出される。排気管54の途中には、広域空燃比センサ(以下「LAFセンサ」という)62とHCセンサ64が装着される。LAFセンサ62は、リーンからリッチにわたる広範囲において、エンジン10の空燃比を示す出力を生じる。また、HCセンサ64は、排出ガス中に含まれるHC(炭化水素)の量を示す出力を生じる。
The combustion gas of the
上記した各センサの出力は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)70に入力される。ECU70はマイクロコンピュータからなり、入出力回路と、CPUと、CPUで実行される各種演算プログラムやマップ、演算結果などを記憶する記憶媒体(ROMやRAM)などを備える。
The output of each sensor described above is input to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 70. The
ECU70は、クランク角センサ38が出力するCRK信号をカウントし、エンジン回転数NEを検出(算出)する。また、ECU70は、エンジン回転数NEやその他のセンサ出力に基づいて各種演算を実行し、インジェクタ16の燃料噴射量や点火プラグの点火時期、目標燃圧DPFなどを決定すると共に、それに応じた制御指令値を各部に送出してその動作を制御する。
The
エンジン10の空燃比は、ECU70によってインジェクタ16の燃料噴射量が調整されることにより、目標空燃比に制御される。インジェクタ16の燃料噴射量は、具体的には燃料噴射時間(インジェクタ16の開弁時間)Toutとして、下式に従って算出される。
Tout=(Ti×KAF×KCMD×K1+K2)×Kpf
The air-fuel ratio of the
Tout = (Ti × KAF × KCMD × K1 + K2) × Kpf
上式でTiは基本噴射時間であり、エンジン回転数NEと吸気管内圧力PBに応じて設定される。また、Kpfは燃圧補正係数であり、燃圧PFが高圧になるに従って小さな値となるように設定される。KAFはフィードバック補正係数であり、LAFセンサ62によって検出された空燃比が目標空燃比と一致するように算出される。即ち、LAFセンサ62の出力がリーンを示していればKAFの値は増加させられ、リッチを示していれば減少させられる。また、KCMDは目標当量比、即ち、目標空燃比に相当する値であり、エンジン10の運転状態に応じて設定される。K1はその他の乗算形式による補正係数、K2は加算形式による補正変数であり、エンジン10の運転状態に応じた燃費特性や加速特性といった諸特性の最適化を図ると共に、吸気温TAや冷却水温TW、大気圧PAに応じた環境補正が行われるように適宜設定される。
In the above equation, Ti is the basic injection time, and is set according to the engine speed NE and the intake pipe pressure PB. Kpf is a fuel pressure correction coefficient, and is set to a smaller value as the fuel pressure PF becomes higher. KAF is a feedback correction coefficient, and is calculated so that the air-fuel ratio detected by the
上述したように、燃圧PFは、燃料ポンプ26の動作を制御することによって調節することができる。しかしながら、課題でも述べたように、燃圧PFを低下させると減圧沸騰によって燃料がベーパ化し、燃料噴射量が減少して空燃比が目標空燃比よりもリーンになるおそれがある。そこで、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置あっては、燃料のベーパ化を抑制しながら燃圧PFの調節を行うようにした。
As described above, the fuel pressure PF can be adjusted by controlling the operation of the
図2は、ECU70で実行される燃圧の調節処理を表すフローチャートの前半部分であり、図3はその後半部分である。
FIG. 2 is a first half of a flowchart representing a fuel pressure adjustment process executed by the
図2フローチャートについて説明すると、先ずS10において、エンジン10の暖気が完了したか否か判断する。この処理は、エンジン10が始動してから所定時間t1が経過したか判断することによって行われる。尚、所定時間t1は、エンジン始動時の冷却水温TWが低いときほど長い時間に設定される。
The flowchart in FIG. 2 will be described. First, in S10, it is determined whether or not the warm-up of the
S10で肯定されるときはS12に進み、LAFセンサ62が活性化しているか否か判断する。この処理は、LAFセンサ62の内部抵抗R(電気抵抗)を検出し、その値が所定値Rrefを下回っているか、別言すれば、LAFセンサ62が活性温度まで昇温されているか判断することによって行われる。S12で肯定されるときはS14に進み、HCの発生量が基準値HCrefを上回っているか否か判断する。
When the result in S10 is affirmative, the program proceeds to S12, in which it is determined whether the
尚、S12で肯定されるとき、即ち、エンジン10が始動してから所定時間t1が経過して暖気が完了し、なおかつLAFセンサ62が活性化したときは、図示しないプログラムにおいて空燃比のフィードバック制御が開始される。空燃比のフィードバック制御が実行されることにより、図2および図3フローチャートの処理でも使用されるフィードバック補正係数KAFの算出が開始される。
When the determination at S12 is affirmative, that is, when the warm-up is completed after the elapse of a predetermined time t1 from the start of the
S14で否定されるときはS16に進み、エンジン10の負荷が所定値以下の低負荷状態にあるか、具体的には、吸気管内圧力PBが所定値(例えば450mmhg)以上であるか判断する。この実施例では、エンジン10の負荷が所定値を上回っているときを「第1の負荷状態」と呼び、所定値以下であるときを「第2の負荷状態」と呼ぶ。
When the result in S14 is negative, the program proceeds to S16, in which it is determined whether the load of the
S16で否定されるとき、即ち、エンジン10の負荷状態が第1の負荷状態にあると判断されるときはS18に進み、目標燃圧DPFを第1の圧力PFMに設定すると共に、燃圧(実燃圧)PFが第1の圧力PFMとなるように燃料ポンプ26の動作を制御する。尚、第1の圧力PFMは、低負荷から高負荷まで安定した燃料噴射が可能となる値(この実施例では400kPaとする)に設定される。次いでS20に進み、ベーパ化抑制フラグのビット(初期値0)を0にリセットする。
When the result in S16 is negative, that is, when it is determined that the load state of the
一方、S16で肯定されるとき、即ち、エンジン10の負荷状態が第1の負荷状態よりも低負荷の第2の負荷状態にあると判断されるときは、S22に進んでベーパ化抑制フラグのビットが1にセットされているか否か判断する。S22で否定されるときはS24に進み、目標燃圧DPFを第2の圧力PFLに設定すると共に、燃圧PFが第2の圧力PFLとなるように燃料ポンプ26の動作を制御する。低負荷時は燃料噴射量が減少することから、第2の圧力PFLは第1の圧力PFMよりも低圧、具体的には250kPaに設定される。次いでS26に進み、ベーパ化抑制フラグのビットを1にセットする。尚、S22で肯定されるときはS24とS26の処理をスキップする。
On the other hand, when the result in S16 is affirmative, that is, when it is determined that the load state of the
次いでS28に進み、フィードバック補正係数KAFがその学習値KAFREFよりも大きいか否か判断する。学習値KAFREFは、後述するステップで学習(記憶)されるKAFの過去値である。フィードバック補正係数KAFは、前述したように空燃比が目標空燃比に一致するように算出される。従って、フィードバック補正係数KAFの今回値が学習値KAFREFを上回っていれば、空燃比が目標空燃比よりもリーンであることを表すことになる。S28の処理は、S22からS26の処理からわかるように、今回あるいは以前のプログラム実行時に燃圧PFが第2の圧力PFLに低下させられていることが実行条件となるため、空燃比がリーンであれば、減圧沸騰による燃料のベーパ化が生じていると判定できる。即ち、S28では、KAFとKAFREFを比較することにより、ベーパの発生の検知を行う。 Next, in S28, it is determined whether or not the feedback correction coefficient KAF is larger than the learning value KAFREF. The learning value KAFREF is a past value of KAF that is learned (stored) in steps to be described later. The feedback correction coefficient KAF is calculated so that the air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio as described above. Therefore, if the current value of the feedback correction coefficient KAF exceeds the learning value KAFREF, it indicates that the air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio. As can be seen from the processes from S22 to S26, the process of S28 is executed when the fuel pressure PF is lowered to the second pressure PFL during the current or previous program execution. if it can be determined that vapor of the fuel due to flash boiling occurs. That is, in S28, the generation of vapor is detected by comparing KAF and KAFREF.
S28で肯定されるとき、即ち、燃料のベーパ化が検知されているときはS30に進み、ベーパ化が所定時間t2にわたって継続して検知されている否か判断する。S30で肯定されるときは、S32に進んで目標燃圧DPFに第1の圧力PFMに設定し、燃料ポンプ26の動作を制御する。即ち、燃圧PFを上昇させることにより、燃料のベーパ化を抑制する。
When the determination in S28 is affirmative, that is, when fuel vaporization is detected, the process proceeds to S30, and it is determined whether or not vaporization is continuously detected over a predetermined time t2. When the result in S30 is affirmative, the program proceeds to S32, in which the target fuel pressure DPF is set to the first pressure PFM, and the operation of the
これに対し、S28で否定されるときは燃圧PFを上昇させる必要がないので、S34に進んで現在の目標燃圧DPFを保持する。また、S30で否定されるときも、同様にS34に進んで現在の目標燃圧DPFを保持する。これは、フィードバック補正係数KAFの瞬間的な乱れによる燃圧の上昇を防止するためである。 On the other hand, when the result in S28 is NO, there is no need to increase the fuel pressure PF, so the routine proceeds to S34 and the current target fuel pressure DPF is held. When the result in S30 is negative, the program proceeds to S34 and the current target fuel pressure DPF is maintained. This is to prevent an increase in fuel pressure due to instantaneous disturbance of the feedback correction coefficient KAF.
尚、エンジン10の負荷が上昇して第1の負荷状態に移行すると、前述したS18で目標燃圧DPFが第1の目標燃圧PFMに設定されると共に、S20でベーパ化抑制フラグのビットが0にリセットされる。従って、再度第2の負荷状態に移行したときは、S24で目標燃圧DPFが第2の圧力PFLに設定される。負荷が上昇して燃料噴射量が増加すると、燃料タンク22から比較的低温の燃料がインジェクタ16に到達するため、ベーパが発生し難くなる。そこで、第1の負荷状態から第2の負荷状態に移行した場合は、目標燃圧DPFを再び第2の圧力PFLまで低下させ、ベーパが発生しているか再確認する。
When the load of the
次いで図3フローチャートのS36に進み、学習終了フラグのビット(初期値0)が1にセットされているか否か判断する。S36で否定されるときはS38に進み、エンジン10の運転状態と燃圧PFが安定しているか判断する。具体的には、アクセルペダルの操作量APの変動量が所定値APref以下であり、かつ燃圧PFの変動量が所定値PFref(例えば±20Pa)以下であるときに、安定と判断する。
Next, the process proceeds to S36 in the flowchart of FIG. 3, and it is determined whether or not the bit (initial value 0) of the learning end flag is set to 1. When the result in S36 is negative, the program proceeds to S38, in which it is determined whether the operating state of the
S38で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、S38で肯定されるときはS40に進み、燃圧PFが400kPa以上であるか否か判断する。前述したように、第1の負荷状態のときは目標燃圧DPFが第1の圧力PFM、即ち、400kPaに設定されることから、ここでの判断は第1の負荷状態であるか判定するのに相当する。 When the result in S38 is negative, the subsequent processing is skipped, while when the result in S38 is positive, the process proceeds to S40 to determine whether or not the fuel pressure PF is 400 kPa or more. As described above, since the target fuel pressure DPF is set to the first pressure PFM, that is, 400 kPa in the first load state, the determination here is to determine whether the first load state is present. Equivalent to.
S40で否定されるとき、即ち、第2の負荷状態であると判定されるときは、S42で燃料噴射時間Toutが所定時間t3(例えば1.5msec)以上か否か判断する。S42で肯定されるときはS44で現在の目標燃圧DPFをストア値DPFstrとして記憶した後、S46で目標燃圧DPFを第1の圧力PFMに設定して燃料ポンプ26の動作を制御し、燃圧PFを400kPaまで上昇させる。
When the result in S40 is negative, that is, when it is determined that the vehicle is in the second load state, it is determined in S42 whether the fuel injection time Tout is equal to or longer than a predetermined time t3 (for example, 1.5 msec). When the result in S42 is affirmative, the current target fuel pressure DPF is stored as the store value DPFstr in S44, and then the target fuel pressure DPF is set to the first pressure PFM in S46 to control the operation of the
次いでS48において、燃圧PFが第1の圧力PFMに上昇してから算出されたフィードバック補正係数KAFの値を読み込む。その後、S50で目標燃圧DPFをストア値DPFstrに設定し、燃圧PFを上昇前の値に戻す。そしてS52に進み、S48で読み込んだKAFのリミット処理を行い、その値をS54で学習値KAFREFとして記憶する。 Next, in S48, the value of the feedback correction coefficient KAF calculated after the fuel pressure PF has increased to the first pressure PFM is read. Thereafter, in S50, the target fuel pressure DPF is set to the store value DPFstr, and the fuel pressure PF is returned to the value before the increase. In S52, the KAF limit process read in S48 is performed, and the value is stored as a learned value KAFREF in S54.
一方、S40で肯定されるとき、即ち、エンジン10の負荷状態が第1の負荷状態にあると判定されるときは、S56に進んでフィードバック補正係数KAFの値を読み込むと共に、読み込んだKAFをS52でリミット処理してS54で学習値KAFREFとして記憶する。
On the other hand, when the result in S40 is affirmative, that is, when it is determined that the load state of the
S54でフィードバック補正係数KAFの学習が終了すると、次いでS58に進み、学習終了フラグのビットを1にセットする。従って、次回以降のプログラム実行時にはS36で肯定されるため、S38からS58の処理がスキップされる。 When the learning of the feedback correction coefficient KAF is completed in S54, the process proceeds to S58, and the bit of the learning end flag is set to 1. Accordingly, when the program is executed after the next time, an affirmative determination is made in S36, so that the processing from S38 to S58 is skipped.
前述したように、燃圧PFを第2の圧力PFLに低下させると、減圧沸騰によって燃料がベーパ化する可能性がある。燃料がベーパ化すると、空燃比がリーンになり、図4に示すようにフィードバック補正係数KAFが大きく増加してしまう。即ち、燃圧PFを低下させた状態(換言すれば、燃料がベーパ化する可能性がある状態)でKAFの学習を行うと、学習値KAFREFが不正確になるおそれがある。 As described above, when the fuel pressure PF is lowered to the second pressure PFL, the fuel may vaporize due to the reduced-pressure boiling. When the fuel is vaporized, the air-fuel ratio becomes lean, and the feedback correction coefficient KAF greatly increases as shown in FIG. That is, if KAF learning is performed in a state where the fuel pressure PF is reduced (in other words, there is a possibility that the fuel is vaporized), the learning value KAFREF may be inaccurate.
そこでこの実施例にあっては、上記した如く、エンジン10の負荷状態が第2の負荷状態にあるとき(即ち、燃圧PFが第2の圧力PFLに低下させられたとき)は、一時的に燃圧PFが第1の圧力PFMとなるように燃料ポンプ26の動作を制御してベーパ化を解消すると共に、燃圧PFが第1の圧力PFMに上昇している間に算出されたフィードバック補正係数KAFを学習値KAFREFとして記憶するようにした。これにより、減圧沸騰による燃料のベーパ化(空燃比のリーン化)の影響を受けることなく、正確な学習値KAFREFを得ることができる。
Therefore, in this embodiment, as described above, when the load state of the
図3フローチャートの説明を続けると、S42で否定されるときはS46以降の処理をスキップする。インジェクタは一般に、燃料噴射時間が短いと安定した作動が期待できない。低負荷時は燃料噴射量がもともと少ないのに加え、エバポパージなどを行うとさらに燃料噴射量が低下する。従って、低負荷時に燃圧を上昇させると、燃料噴射時間が極端に短くなってインジェクタの作動が不安定になるおそれがある。そこで、S42では燃料噴射時間Toutが所定時間t3以上か判断し、そこで否定されるときは、S46以降の処理をスキップして燃圧PFの上昇を回避するようにした。尚、所定時間t3は、インジェクタ16の安定した作動を保証できる噴射時間に設定される。
Continuing the description of the flowchart of FIG. 3, when the result in S42 is negative, the processes after S46 are skipped. In general, the injector cannot be expected to operate stably when the fuel injection time is short. When the load is low, the fuel injection amount is originally small, and when the evaporation purge or the like is performed, the fuel injection amount further decreases. Therefore, if the fuel pressure is increased at a low load, the fuel injection time may become extremely short and the operation of the injector may become unstable. Therefore, in S42, it is determined whether the fuel injection time Tout is equal to or longer than the predetermined time t3. If the determination is negative, the processing after S46 is skipped to avoid an increase in the fuel pressure PF. It should be noted that the predetermined time t3 is set to an injection time that can guarantee a stable operation of the
図2フローチャートの説明に戻ると、S10で否定されるときはS60に進み、目標燃圧DPFを第3の圧力PFHに設定すると共に、燃圧PFが第3の圧力PFHとなるように燃料ポンプ26の動作を制御する。第3の圧力PFHは、第1の圧力PFMよりも高圧、具体的には600kPaに設定される。また、S12で否定されるときもS60に進んで目標燃圧DPFを第3の圧力PFHに設定する。尚、S10またはS12で否定されるときはフィードバック制御が開始されていない、即ち、フィードバック補正係数KAFの算出が開始されていないことから、S60の処理を行った後は再度S10の処理に戻る。このように、エンジン10の始動直後、具体的には、空燃比のフィードバック制御が開始するまでの間は、燃圧PFを高圧に保つことで噴霧の微粒化を促進し、排出ガスの改善を行う。
Returning to the description of the flowchart of FIG. 2, when the result in S10 is negative, the program proceeds to S60, where the target fuel pressure DPF is set to the third pressure PFH, and the
また、S14で肯定されるとき、即ち、HCの発生量が基準値を上回っているときはS62に進み、S60と同様に目標燃圧DPFを第3の圧力PFHに設定して燃料ポンプ26の動作を制御する。その後、S64に進んでベーパ化抑制フラグのビットを0にリセットし、図3フローチャートに示す処理に移行する。このように、HCの発生量が多いときも、燃圧PFを高圧に保つことで噴霧の微粒化を促進し、排出ガスの改善を図る。
Further, when the result in S14 is affirmative, that is, when the amount of HC generated exceeds the reference value, the process proceeds to S62, and the target fuel pressure DPF is set to the third pressure PFH as in S60 to operate the
このように、この発明の第1実施例に係る内燃機関の空燃比制御装置にあっては、エンジン10の負荷状態が第1の負荷状態にあるとき(具体的には、負荷が所定値を上回っているとき)、燃圧PFの第1の圧力PFMとなるように燃料ポンプ26の動作を制御する一方、負荷状態が第1の負荷状態よりも低負荷の第2の負荷状態にあるとき、燃圧PFが第1の圧力PFMよりも低圧の第2の圧力PFLとなるように燃料ポンプ26の動作を制御するようにしたので、エンジン10の負荷に応じて燃料ポンプ26の出力(具体的には、ポンプ26を駆動する電動モータの消費電力)を減少させることができ、エネルギ損失を低減することができる。
Thus, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, when the load state of the
また、燃料噴射量のフィードバック補正係数KAFとその学習値KAFREFに基づいて燃料ポンプ26の動作を制御して燃圧PFを調節することで、燃料のベーパ化を抑制するようにした。具体的には、KAFとKAFREFの比較結果に基づいて燃料のベーパ化を検知すると共に、ベーパ化が検知されたときは燃圧PFを上昇させることにより、ベーパ化を抑制するようにした。
Further, fuel vaporization is suppressed by adjusting the fuel pressure PF by controlling the operation of the
さらに、負荷状態が第2の負荷状態にあるとき(即ち、燃圧PFが低圧側の第2の圧力PFLに低下させられたとき)は、一時的に燃圧PFが第2の圧力PFLよりも高圧の第1の圧力PFMとなるように燃料ポンプ26の動作を制御すると共に、燃圧PFが第1の圧力PFMに上昇している間に算出されたフィードバック補正係数KAFを学習値KAFREFとして記憶するようにしたので、減圧沸騰による燃料のベーパ化(空燃比のリーン化)の影響を受けることなく、正確な学習値を得ることができ、よってベーパの発生を正確に検知することができる。従って、燃料のベーパ化を効果的に抑制することが可能となり、空燃比を目標空燃比に精度良く制御することできる。
Further, when the load state is the second load state (that is, when the fuel pressure PF is lowered to the second pressure PFL on the low pressure side), the fuel pressure PF is temporarily higher than the second pressure PFL. The operation of the
また、第2の負荷状態(即ち、低負荷状態)であり、なおかつ燃料噴射時間Toutが所定時間t3未満であるときは、燃圧PFの上昇(およびフィードバック補正係数KAFの学習)を回避するようにしたので、インジェクタ16を安定に作動させることができ、空燃比を目標空燃比により精度良く制御することができる。
Further, when the fuel is in the second load state (that is, the low load state) and the fuel injection time Tout is less than the predetermined time t3, an increase in the fuel pressure PF (and learning of the feedback correction coefficient KAF) is avoided. As a result, the
さらに、エンジン10の始動直後やHCの発生量が多いときは、燃圧PFを高圧に保つことで噴霧の微粒化を促進するようにしたので、排出ガスを改善することができる。
Further, immediately after the
以上の如く、この発明の第1実施例にあっては、インジェクタ(16)の燃料噴射量を調整して内燃機関(エンジン10)の空燃比を目標空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記内燃機関の燃料供給系(20)に配置されて前記インジェクタに作用する燃料の圧力(燃圧PF)を調節する燃圧調節手段と、前記燃料の圧力に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段(ECU70)と、前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段(吸気管内圧力センサ32)と、前記検出された負荷状態が第1の負荷状態にあるとき(吸気管内圧力PBが所定値を上回るとき)、前記燃料の圧力が第1の圧力(PFM)となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する一方、前記検出された負荷状態が前記第1の負荷状態よりも低負荷の第2の負荷状態にあるとき(吸気管内圧力PBが所定値以下であるとき)、前記燃料の圧力が前記第1の圧力よりも低圧の第2の圧力(PFL)となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する第1の制御手段(ECU70、図2フローチャートのS16,S18,S24)と、前記内燃機関の排気系(60)に配置された空燃比センサ(LAFセンサ62)と、前記空燃比センサによって検出された空燃比が前記目標空燃比に一致するように前記燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数(KAF)を算出する補正係数算出手段(ECU70)と、前記算出されたフィードバック補正係数を学習値(KAFREF)として記憶する補正係数学習手段(ECU70、図3フローチャートのS54)と、前記算出されたフィードバック補正係数と前記記憶された学習値に基づいて減圧沸騰による燃料のベーパ化が生じているか否か判定する判定手段(ECU70、図2フローチャートのS28,S30)と、前記燃料のベーパ化が生じていると判定されるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御すると共に、前記燃料のベーパ化が生じていないと判定されるとき、前記燃料の圧力を前記第2の圧力(PFL)に保持するように前記燃圧調節手段の動作を制御する第2の制御手段(ECU70、図2フローチャートのS32,S34)とを備えると共に、前記補正係数学習手段は、さらに前記検出された負荷状態が前記第2の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する第3の制御手段(ECU70、図3フローチャートのS40,S44,S46,S50)を備え、前記燃料の圧力が前記第1の圧力に上昇しているときに算出された前記フィードバック補正係数を前記学習値として記憶する(図3フローチャートのS48,S54))ように構成した。また、前記判定手段は、前記フィードバック補正係数(KAF)が所定時間継続して前記記憶された学習値(KAFREF)を上回るとき、前記燃料のベーパ化が生じていると判定する(ECU70、図2フローチャートのS32,S34)ように構成した。また、前記第3の制御手段は、前記検出された負荷状態が前記第2の負荷状態にあり、かつ燃料噴射時間が所定時間以上であるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する(ECU70、図3フローチャートのS40,S42,S44,S46,S50)ように構成した。また、前記フィードバック補正係数(KAF)が算出される前または前記内燃機関の排気系(60)に発生した炭化水素(HC)の量が所定値(基準値)を上回るとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力よりも高圧の第3の圧力(PFH)となるように前記燃圧力調節手段の動作を制御する第4の制御手段(ECU70、図2フローチャートのS60,S62)を備えるように構成した。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the air-fuel ratio control of the internal combustion engine that controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine (engine 10) to the target air-fuel ratio by adjusting the fuel injection amount of the injector (16). In the apparatus, a fuel pressure adjusting means for adjusting a pressure (fuel pressure PF) of the fuel acting on the injector disposed in the fuel supply system (20) of the internal combustion engine, and correcting the fuel injection amount according to the pressure of the fuel Fuel injection amount correction means (ECU 70) for performing load state detection means (intake pipe pressure sensor 32) for detecting the load state of the internal combustion engine, and when the detected load state is in the first load state (intake air) When the in-pipe pressure PB exceeds a predetermined value), the operation of the fuel pressure adjusting means is controlled so that the fuel pressure becomes the first pressure (PFM), while the detected load state is the first load. When the second load state is lower than the first state (when the intake pipe pressure PB is equal to or lower than a predetermined value), the fuel pressure is lower than the first pressure (PFL). First control means (
尚、上記において、燃圧PFを燃料ポンプ26の動作を制御することによって調節したが、燃料供給系に配置されたプレッシャ・レギュレータなどによって調節するようにしても良い。また、エンジン10の負荷を表すパラメータとして吸気管圧力PBを使用したが、他のパラメータを使用しても良い。また、上記した数値は例示に過ぎず、それに限定されるものではない。
In the above description, the fuel pressure PF is adjusted by controlling the operation of the
10:エンジン(内燃機関)、16:インジェクタ、20:燃料供給系、26:燃料ポンプ(燃圧調節手段)、32:吸気管内圧力センサ(負荷状態検出手段)、60:排気系、 62:LAFセンサ(空燃比センサ)、70:ECU(燃料噴射量補正手段、第1,2,3の制御手段、補正係数算出手段、補正係数学習手段) 10: engine (internal combustion engine), 16: injector, 20: fuel supply system, 26: fuel pump (fuel pressure adjusting means), 32: intake pipe pressure sensor (load state detecting means), 60: exhaust system, 62: LAF sensor (Air-fuel ratio sensor), 70: ECU (fuel injection amount correction means, first, second and third control means, correction coefficient calculation means, correction coefficient learning means)
Claims (4)
a.前記内燃機関の燃料供給系に配置されて前記インジェクタに作用する燃料の圧力を調節する燃圧調節手段と、
b.前記燃料の圧力に応じて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
c.前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、
d.前記検出された負荷状態が第1の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する一方、前記検出された負荷状態が前記第1の負荷状態よりも低負荷の第2の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力よりも低圧の第2の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する第1の制御手段と、
e.前記内燃機関の排気系に配置された空燃比センサと、
f.前記空燃比センサによって検出された空燃比が前記目標空燃比に一致するように前記燃料噴射量を補正するフィードバック補正係数を算出する補正係数算出手段と、
g.前記算出されたフィードバック補正係数を学習値として記憶する補正係数学習手段と、
h.前記算出されたフィードバック補正係数と前記記憶された学習値に基づいて減圧沸騰による燃料のベーパ化が生じているか否か判定する判定手段と、
i.前記燃料のベーパ化が生じていると判定されるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御すると共に、前記燃料のベーパ化が生じていないと判定されるとき、前記燃料の圧力を前記第2の圧力に保持するように前記燃圧調節手段の動作を制御する第2の制御手段と、
を備えると共に、前記補正係数学習手段は、さらに
j.前記検出された負荷状態が前記第2の負荷状態にあるとき、前記燃料の圧力が前記第1の圧力となるように前記燃圧調節手段の動作を制御する第3の制御手段、
を備え、前記燃料の圧力が前記第1の圧力に上昇しているときに算出された前記フィードバック補正係数を前記学習値として記憶することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that adjusts the fuel injection amount of the injector to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a target air-fuel ratio,
a. Fuel pressure adjusting means arranged in a fuel supply system of the internal combustion engine to adjust the pressure of fuel acting on the injector;
b. Fuel injection amount correction means for correcting the fuel injection amount in accordance with the pressure of the fuel;
c. Load state detecting means for detecting a load state of the internal combustion engine;
d. When the detected load state is the first load state, the operation of the fuel pressure adjusting means is controlled so that the pressure of the fuel becomes the first pressure, while the detected load state is the first load state. The fuel pressure adjusting means controls the operation of the fuel pressure adjusting means so that the fuel pressure becomes a second pressure lower than the first pressure when the second load state is lower than the first load state. Control means,
e. An air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust system of the internal combustion engine;
f. Correction coefficient calculation means for calculating a feedback correction coefficient for correcting the fuel injection amount so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor matches the target air-fuel ratio;
g. Correction coefficient learning means for storing the calculated feedback correction coefficient as a learning value;
h. Determining means for determining whether or not fuel vaporization due to reduced-pressure boiling occurs based on the calculated feedback correction coefficient and the stored learned value;
i. When it is determined that vaporization of the fuel has occurred, the operation of the fuel pressure adjusting means is controlled so that the pressure of the fuel becomes the first pressure, and vaporization of the fuel has not occurred. A second control means for controlling the operation of the fuel pressure adjusting means so as to maintain the pressure of the fuel at the second pressure when determined;
And the correction coefficient learning means further includes j. Third control means for controlling the operation of the fuel pressure adjusting means so that the pressure of the fuel becomes the first pressure when the detected load state is the second load state;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein the feedback correction coefficient calculated when the pressure of the fuel is rising to the first pressure is stored as the learning value.
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