CN102269068B - 燃料喷射控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料喷射控制系统，其适当地设定空燃比反馈修正值的极限值，由此可进行良好的空燃比反馈控制。在车辆电源接通后，当氧传感器(32)的输出值的变化率从正到负或从负到正变化预定次数期间，控制单元设定空燃比反馈修正系数(KO2)的第一极限范围作为具有预定上下宽度的上下限值，该预定上下宽度以理论空燃比状态下检测出的氧传感器的输出值为基准值(B1)，上下限值被允许用于计算修正喷射量(T1)。在氧传感器的输出值的变化率从正到负或从负到正变化预定次数之后，将变化率变化预定次数时计算出的空燃比反馈修正系数作为基准值(B2)，设定第二极限范围，该第二极限范围具有根据基准值(B2)的预定上下宽度且比第一极限范围窄。

Description

燃料喷射控制系统

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射控制系统，并且更具体地涉及这样一种燃料喷射控制系统，该燃料喷射控制系统适于基于空燃比传感器的输出进行空燃比反馈控制。

背景技术

过去，已知这样一种燃料喷射系统，在该燃料喷射系统中，为了在内燃机中在接近理论(理论)空燃比的区域中进行燃烧，适于基于空燃比对燃料喷射量进行反馈控制，所述空燃比由设置在排气管处的空燃比传感器(氧传感器)检测。在应用这样的空燃比反馈控制时，如果反馈修正系数，即反馈修正量因任意原因而变得过大或过小，则存在过分增浓或减稀的可能。因此，为了防止该情形，考虑设定用于空燃比反馈修正系数的极限值。此外，可构想这样一种燃料喷射控制系统，以在内燃机运行期间对氧传感器进行故障检查，从而继续执行良好的空燃比反馈控制。

专利文献1公开了一种内燃机的燃料喷射控制系统，在该燃烧喷射控制系统中，空燃比反馈修正系数的上限值在发动机预热运行时增大，并且在预热运行完成时，返回到与预热运行之后的理论空燃比对应的正常上限值。

专利文献1：日本申请No.2006-37875

然而，在专利文献1描述的技术中，每当预热运行时空燃比反馈修正系数的极限值就会增大，因此存在以下可能，即：如果反馈修正量因任意原因而变得过大或过小时，预热运行将在过度增浓或减稀的状态下进行。而且，当确定了极限值的增量时，不再考虑由车辆的使用位置高度、车辆的部件精度、安装时的改变等对空燃比施加的任何影响。另外，专利文献1中描述的技术仅能周期性地执行故障检查，而不能始终监视氧传感器的状态，这是因为故障检查是通过监视借助向氧传感器施加反向电压产生的电流来进行的。此外，如果空燃比反馈修正系数的学习适于在进行故障检查时被禁止，则可能发生在故障检查期间将恰在开始检查故障之前的氧传感器的输出值用于空燃比反馈控制，从而在氧传感器正好在开始检查故障之前发生故障的情况下，存在故障检查期间的燃烧状态将变得过浓或过稀的可能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种燃料喷射控制系统，该燃料喷射控制系统克服了上述现有技术的问题，并且在该燃料喷射控制系统中，通过正确地设定用于空燃比反馈修正值的极限值，可以形成良好的空燃比反馈控制。

本发明的另一个目的是提供一种燃料喷射控制系统，该燃料喷射控制系统克服了上述现有技术的问题，并且能够始终监视氧传感器的状态并进行故障检查，从而使得即使在故障检查期间也可以连续地形成良好的空燃比反馈控制。

为了实现上述目的，本发明的第一特征在于一种燃料喷射控制系统，该燃料喷射控制系统包括：控制装置C，该控制装置基于设置在用作车辆驱动源的内燃机E的排气装置15处的氧传感器32的输出，计算为了获得目标空燃比而用于反馈控制的空燃比反馈修正系数KO2，并且通过使基本喷射量T0乘以所述空燃比反馈修正系数KO2来确定修正喷射量T1，其中，在所述车辆的电源接通之后，当所述氧传感器32的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化预定次数期间，所述控制单元C将具有预定上下宽度的上下限值设定为所述空燃比反馈修正系数KO2的第一极限范围L1，所述预定上下宽度以在理论空燃比状态下检测出的所述氧传感器32的输出值作为基准值B1，并且所述上下限值被允许用于计算所述修正喷射量T1；并且在所述氧传感器32的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化了预定次数之后，将所述变化率变化了所述预定次数时计算出的空燃比反馈修正系数KO2视为基准值B2设定第二极限范围L2，该第二极限范围具有基于该基准值B2的预定上下宽度并且比所述第一极限范围L1窄。

而且，本发明的第二特征在于，仅在所述车辆的电源被初始接通时应用所述第一极限范围L1；并且在第二次及后继次接通电源之后，应用所述第二极限范围L2，在该第二极限范围中以上次关闭电源时的空燃比反馈修正系数KO2作为基准值。

而且，本发明的第三特征在于，所述控制装置C被构造成使得所述车辆的电源的接通被存储在非易失性存储器部分40中。

而且，本发明的第四特征在于，所述第一极限范围L1通过使第一数值S1、第二数值S2、第三数值S3、第四数值S4和第五数值S5相加而构成，所述第一数值考虑由部件精度、组装变化等对空燃比施加的影响，所述第二数值考虑室外气温对空燃比施加的影响，所述第三数值考虑室外气压对空燃比施加的影响，所述第四数值考虑所述车辆的使用高度对空燃比施加的影响，所述第五数值考虑燃料中的酒精浓度对空燃比施加的影响；并且所述第二极限范围L2通过从所述第一极限范围L1除去所述第一数值S1并且加上第六数值S6而构成，所述第六数值用于设定空燃比反馈修正系数KO2的更新条件。

而且，本发明的第五特征在于，所述基本喷射量T0从基本喷射量映射33导出，该基本喷射量映射限定设置在所述内燃机E的进气装置14处的节气门21的节气门开度TH、所述内燃机E的转数NE以及所述基本喷射量T0之间的关系。

而且，本发明的第六特征在于，一旦应用所述第二极限范围L2，则即使之后对所述基准值B2进行更新，也会继续应用所述第二极限范围L2的预定上下宽度。

而且，本发明的第七特征在于，在表示所述空燃比反馈修正系数KO2的迁移的曲线相对于所述第二极限范围L2以超过预定比率的偏差宽度连续地反向预定次数的情况下，进行所述基准值B2的更新。

而且，本发明的第八特征在于，预先设定用于所述空燃比反馈修正系数KO2的上绝对极限MAXLIM和下绝对极限MINLIM，并且即使根据所述基本值B2的更新计算出所述空燃比反馈修正系数KO2超出所述上绝对极限MAXLIM或小于所述下绝对极限MINLIM，也不使用所述值计算所述修正喷射量T1。

此外，本发明的第九特征在于，当检测到所述氧传感器32的输出变为预定状态时，所述控制装置C对所述氧传感器32进行故障检查；并且在执行所述故障检查期间，设定故障时的第三极限范围L3，该第三极限范围小于所述第二极限范围L2。

而且，本发明的第十特征在于，在所述氧传感器32的输出值大致为0V的状态或者在所述氧传感器32的输出值大致为3V的状态经历预定时间时，所述控制装置C开始对所述氧传感器32进行故障检查。

而且，本发明的第十一特征在于，当由于在所述氧传感器32的输出值大致为0V的状态下经历所述预定时间而开始所述故障检查时，所述控制装置C进行故障检查用燃料喷射，并且通过检测所述氧传感器32的输出与所述燃料喷射相关的变化来进行故障判断。

而且，本发明的第十二特征在于，当通过所述故障检查判断所述氧传感器32正常时，所述控制装置C停止所述故障检查，并且从故障时的所述第三极限范围L3返回至所述第二极限范围L2。

而且，本发明的第十三特征在于，通过与所述氧传感器32的目标输出值相关的PID控制进行所述空燃比反馈控制；为所述空燃比反馈修正系数KO2设定与所述氧传感器32的功能极限相对应的上增益切换阈值HI和下增益切换阈值LO；并且当所述空燃比反馈修正系数KO2超过所述上增益切换阈值HI或者小于所述下增益切换阈值LO时，所述控制装置C使所述PID控制的增益变小。

而且，本发明的第十四特征在于，所述基本喷射量T0从基本喷射量映射33导出，该基本喷射量映射限定设置在所述内燃机E的进气装置14处的节气门21的节气门开度TH、所述内燃机E的转数NE以及所述基本喷射量T0之间的关系。

而且，本发明的第十五特征在于，所述第二极限范围L2具有基于基准值Ba的预定上下宽度，并且故障时的所述第三极限范围L3是保持该基准值Ba而所述第二极限范围L2的上限值MAXa和下限值MINa均以预定比率减小的范围。

而且，本发明的第十六特征在于，当所述控制装置C通过所述故障检查判断出所述氧传感器32发生故障时，所述控制装置C通过将在故障时的所述第三极限范围L3内的预定空燃比反馈修正系数KO2作为替代值来确定所述修正喷射量T1。

根据所述第一特征，在所述车辆的电源接通之后，当所述氧传感器的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化预定次数期间，所述控制单元将所述空燃比反馈修正系数的第一极限范围设定为具有预定上下宽度的上下限值，在所述预定上下宽度中，以在理论空燃比状态下检测出的所述氧传感器的输出值作为基准值，并且所述上下限值被允许用于计算所述修正喷射量；并且在所述氧传感器的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化了预定次数之后，将所述变化率变化了所述预定次数时计算出的空燃比反馈修正系数视为基准值设定第二极限范围，该第二极限范围具有根据该基准值的预定上下宽度并且比所述第一极限范围窄。因此，即使车辆使用地的高度、车辆的部件精度、安装时的变化等对空燃比产生显著影响，但是由于设定了比第二极限范围宽的第一极限范围，使得即使在需要大的空燃比反馈修正系数(修正量)的情况下，也可适当地运行内燃机。

而且，基于所述氧传感器输出值的变化率的变化通过检测对理论空燃比的接近，来执行从所述第一极限范围向所述第二极限范围的切换，从而可以防止应用不是在所述内燃机正常时计算出的空燃比反馈修正系数。因此，可以防止发生过度增浓或减稀的状态，并且可以防止内燃机的操作性能和废气净化能力变差。

根据所述第二特征，仅在所述车辆的所述电源被初始接通时应用所述第一极限范围；并且在第二次及后继次接通电源之后，应用所述第二极限范围，在该第二极限范围中以上次关闭电源时的空燃比反馈修正系数作为基准值。因此，一旦设定就可以连续地应用所述第二极限范围，可以减小所述控制装置的计算负荷，并且可以缩短时间，直到发动机重新起动时开始合适的空燃比反馈控制。

根据所述第三特征，所述控制装置被构造成使得所述车辆的电源的接通被存储在非易失性存储器部分中。因此，即使所述车辆的电源被关闭，也可以保持所述电源的接通的历史记录，并且容易判断所述第二极限范围的应用条件。

根据所述第四特征，所述第一极限范围通过使第一数值、第二数值、第三数值、第四数值和第五数值相加而构成，所述第一数值考虑由部件精度、组装变化等对所述空燃比施加的影响，所述第二数值考虑室外气温对所述空燃比施加的影响，所述第三数值考虑室外气压对所述空燃比施加的影响，所述第四数值考虑所述车辆的使用高度对所述空燃比施加的影响，所述第五数值考虑燃料中的酒精浓度对所述空燃比施加的影响；并且所述第二极限范围通过从所述第一极限范围除去所述第一数值并且加上第六数值而构成，所述第六数值用于设定所述空燃比反馈修正系数的更新条件。因此，可以允许在初始阶段应用考虑了部件精度、组装变化等的影响的空燃比反馈修正系数，可以平滑地起动所述内燃机，并且在所述氧传感器的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化了预定次数之后，可以在考虑了部件精度、组装变化等的影响之后的窄的极限范围内执行空燃比反馈控制。而且，设定所述空燃比反馈修正系数的更新条件的所述第六数值被加到所述第二极限范围，从而可以根据所述空燃比反馈校正系数的更新条件加宽所述极限的上下宽度。

根据所述第五特征，所述基本喷射量从基本喷射量映射导出，该基本喷射量映射限定设置在所述内燃机的进气装置处的节气门的节气门开度、所述内燃机的转数以及所述基本喷射量之间的关系。因此，可以不考虑进气压力值和大气压力值而求出所述基本喷射量，因此可以在不包括进气压力传感器和大气压力传感器的车辆中形成有效的空燃比反馈控制。

根据所述第六特征，一旦应用了所述第二极限范围，则即使之后对所述基准值进行更新，也会继续应用所述第二极限范围的预定上下宽度，从而可以减小所述控制装置的计算负荷。

根据所述第七特征，在表示所述空燃比反馈修正系数的迁移的曲线相对于所述第二极限范围以超过预定比率的偏差宽度连续地反向预定次数的情况下，进行所述基准值的更新。因此，可以根据所述空燃比反馈修正系数的迁移接连地执行所述更新，并且可以使所述第二极限范围始终处于适当位置。

根据所述第八特征，预先设定用于所述空燃比反馈修正系数的上绝对极限和下绝对极限，并且即使根据所述基本值的更新，计算出所述空燃比反馈修正系数超出所述上绝对极限或小于所述下绝对极限，也不会使用所述值计算所述修正喷射量。因此，即使更新了第二极限范围的基准值，也不会应用超过上绝对极限和下绝对极限的空燃比反馈修正系数，因此可以防止发生过浓或过稀的状态。

根据所述第九特征，当所述内燃机机运行时，所述控制装置设定所述空燃比反馈修正系数的第二极限范围，作为允许被用于计算修正喷射量的上下限值，当检测到所述氧传感器的输出变为预定状态时，所述控制装置对所述氧传感器进行故障检查，并且在执行所述故障检查期间，所述控制装置设定故障时的第三极限范围，该第三极限范围小于所述第二极限范围，从而通过始终监视所述氧传感器的输出可以快速地检测所述氧传感器的故障。而且，在进行故障检查期间，利用小于正常时的所述第二极限范围的故障时的所述第三极限范围计算所述燃料喷射量，从而即使所述氧传感器在起动所述故障检查时发生了故障，在故障检查期间也不会应用恰好在故障检查之前的低可靠性的空燃比反馈修正系数，从而可以防止发生过浓或过稀的状态。

根据所述第十特征，在所述氧传感器的输出值大致为0V的状态下或者在所述氧传感器的所述输出值大致为3V的状态下经历预定时间时，所述控制装置开始对所述氧传感器进行故障检查，从而可以基于所述氧传感器的输出值进行快速的故障检查。

根据所述第十一特征，当由于在所述氧传感器的所述输出值大致为0V的状态下经历所述预定时间而开始所述故障检查时，所述控制装置执行故障检查用燃料喷射，并且通过检测所述氧传感器的输出的与所述燃料喷射相关的变化来判断所述故障，从而可以快速判断所述氧传感器的故障。

根据所述第十二特征，当通过所述故障检查判断所述氧传感器正常时，所述控制装置停止所述故障检查，并且从故障时的所述第三极限范围返回至所述第二极限范围，从而当所述氧传感器正常时，可以快速地返回至正常的空燃比反馈控制。

根据所述第十三特征，通过与所述氧传感器的目标输出值相关的PID控制进行所述空燃比反馈控制，为所述空燃比反馈修正系数设定与所述氧传感器的功能极限相对应的上增益切换阈值和下增益切换阈值，并且当所述空燃比反馈修正系数超过所述上增益切换阈值或者小于所述下增益切换阈值时，所述控制装置使所述PID控制的增益变小，从而在第二次正常控制时使PID控制的增益变大，以使得可进行高响应速度反馈控制，并且当所述空燃比反馈修正系数偏差相当大时，使PID控制增益变小，以使响应速度变小，因而如果所述氧传感器发生故障，则可以防止低可靠性的空燃比反馈修正系数对燃烧状态施加相当大的影响。

根据所述第十四特征，所述基本喷射量从基本喷射量映射导出，该基本喷射量映射限定设置在所述内燃机的进气装置处的节气门的节气门开度、所述内燃机的转数以及所述基本喷射量之间的关系，从而可以不使用进气压力和大气压力而求出所述基本喷射量，从而可在未设置有进气压力传感器和大气压力传感器的车辆中进行有效的空燃比反馈控制。

根据所述第十五特征，所述第二极限范围具有根据基准值的预定上下宽度，并且故障时的所述第三极限范围是保持所述基准值而所述第二极限范围的上限值和下限值均以预定比率减小的范围，从而即使在所述基准值被接连更新的情况下，也可以基于最新的基准值设定与当前燃烧状态对应的故障时的所述第三极限范围。

根据所述第十六特征，当所述控制装置通过所述故障检查判断出所述氧传感器发生故障时，所述控制装置通过将在故障时的所述第三极限范围内的预定空燃比反馈修正系数作为替代值来确定所述修正喷射量，从而不会应用因所述氧传感器的故障而过大或过小的空燃比反馈修正系数，从而能够防止发生过浓或过稀。

附图说明

图1是示出了内燃机的总体结构的视图。

图2是示出了控制单元的配置的框图。

图3是用于检索发动机的负载区域的映射图。

图4是示出了空燃比反馈区域的映射图。

图5是使图3和图4叠加的视图。

图6是示出了为空燃比反馈修正系数设定的极限的构成的概念图。

图7是示出了氧传感器的输出值与空燃比之间的关系的曲线图。

图8是示出了氧传感器的输出值的一个实施例的曲线图。

图9是示出了为空燃比反馈修正系数设定的极限的迁移的时序图。

图10是示出了在氧传感器的故障检查时极限设定过程的曲线图。

图11是示出了氧传感器的输出值、空燃比反馈控制的控制增益以及空燃比反馈修正系数之间的关系的时序图。

图12是示出了KO2与KBU之间的关系的曲线图。

图13是示出了氧传感器故障检查过程的流程的流程图。

附图标记列表

14......进气装置

15......排气装置

21......节气门

22......燃料喷射阀

26......节气门传感器

30......转数传感器

32......氧传感器

33......基本喷射量映射

34......基本喷射量计算装置

35......反馈修正系数计算装置

36......修正装置

37......最终燃料喷射时间计算装置

E......内燃机(发动机)

C......控制单元(控制装置)

KO2......空燃比反馈修正系数

L1......第一极限范围

L2......第二极限范围(正常极限范围)

L3......第三范围(故障时的极限范围)

S1至S6......第一数值至第六数值

具体实施方式

将参照附图详细地说明本发明的优选实施方式。图1是示出了根据本发明的一个实施方式的内燃机的燃料喷射控制系统的结构的框图。活塞12可滑动地装配在装载于摩托车上的水冷式内燃机E的气缸孔11中。用于向燃烧室13供应空燃混合物的进气装置14以及用于从燃烧室13排出废气的排气装置15连接至内燃机E的气缸盖16，活塞12的上部面向燃烧室13。进气装置14中形成有进气通路17，排气装置15中形成有排气通路18。前端面向燃烧室13的火花塞20附接到气缸盖16。

进气装置14具有：节气门21，该节气门可开关地设置在进气装置14中，用于控制流过进气通路17的进气量；以及燃料喷射阀22，该燃料喷射阀相对于节气门21设置在进气装置14的下游侧，用于喷射燃料。绕开节气门21的旁路27连接至进气通路17。流过旁路27的空气量由致动器28调节。而且，在排气装置15处插设有催化转化器25。

作为控制装置的控制单元C控制火花塞20的点火定时、从燃料喷射阀22喷射的燃料量以及致动器28的操作。向控制单元C输入以下检测值，即：用于检测节气门开度的节气门传感器26的检测值，所述节气门开度是节气门21的开度；用于检测联接到活塞12的曲柄轴29的转数的转数传感器30的检测值；用于检测发动机冷却水的水温的水温传感器31的检测值；以及氧传感器(O₂传感器)32的检测值，该氧传感器32相对于催化转化器25附接到排气装置15的下游侧，用于检测流过排气通路18的废气中的氧残留浓度。

图2是示出了控制单元C的配置的框图。在控制单元C中，控制燃料喷射阀22的喷射量的部分设置有：基本喷射量检测装置34，该基本喷射量检测装置基于由转数传感器30获得的转数和由节气门传感器26获得的节气门开度，同时参照基本喷射量映射33，来设定基本燃料喷射量以获得目标空燃比；空燃比反馈修正系数计算装置35，该空燃比反馈修正系数计算装置基于由氧传感器32获得的氧浓度计算反馈修正系统KO2，用于使空燃比接近目标空燃比；修正装置36，该修正装置基于由反馈修正系数计算装置35获得的修正量修正基本燃料喷射量；以及最终燃料喷射时间计算装置37，该最终燃料喷射时间计算装置确定与由修正装置36获得的最终燃料喷射量对应的燃料喷射时间。从而，控制单元C不基于进气压力和大气压力也能够获得燃料喷射量。

反馈修正系数计算装置35包括：浓/稀判断装置38，该浓/稀判断装置基于由氧传感器38检测到的氧浓度来判断废气的浓/稀程度；以及参数计算装置39，该参数计算装置基于浓/稀判断装置38的判断结果修正反馈修正系数KO2和基本燃料喷射量T0。参数计算装置39以预定周期将参数存储在诸如EPROM或闪存的非易失性存储器部分40中，并且当点火钥匙开启时(在起动系统时)从非易失性存储器部分40输入所述参数。

参数计算装置39基于周期性存储在非易失性存储器部分40中的空燃比反馈修正系数KO2和与经时变化对应的修正系数KBU，用计算公式KT＝KO2×KBU计算出用于根据氧传感器32的检测值进行空燃比控制的综合修正系数KT。与经时变化对应的修正系数KBU在学习时针对每一发动机负载设定，从而根据经时变化(诸如内燃机E变差)而改变，并且以预定的周期存储在非易失性存储器部分40中，即使在车辆电源被关闭(系统止动)之后其值也会保持，并且在系统下次起动时被输入。

空燃比反馈修正系数KO2是在进行空燃比反馈控制时在每一预定周期临时使用的变量。基本上，基于空燃比反馈修正系数KO2进行反馈控制，从而使空燃比接近目标空燃比。空燃比反馈修正系数KO2基于浓/稀判断装置38的判断结果设定。

参数计算装置39在多个空燃比反馈区域中基于发动机转数NE和节气门开度TH计算每个空燃比反馈区域的与经时变化对应的修正系数KBU，利用与经时变化对应的该修正系数KBU计算综合修正系数KT，并且在发动机中的空燃比反馈区域之外的负载区域中利用与该负载区域相邻的反馈区域的学习值控制燃料喷射量。

图3是用于检索发动机的负载区域的映射图。控制单元C基于发动机的转数NE和节气门开度TH检索负载区域位于何处。在该图中，预先设定出设定下限节气门开度THO2L、设定上限节气门开度THO2H以及位于设定下限节气门开度THO2L和设定上限节气门开度THO2H之间的多个设定节气门开度THFB0、THFB1、THFB2、THFB3，使其随着发动机的转数NE的增大而变得更大，并且使THO2L＜THFB0＜THFB1＜THFB2＜THFB3＜THO2H。表示相应的设定节气门开度THO2L、THFB0、THFB1、THFB2、THFB3、THO2H的实线表示节气门开度TH增大时应用于的边界值，与实线相邻的虚线表示在朝向减小侧穿过边界时引起滞后的值。

图4是示出了空燃比反馈区域的映射图。由斜线表示的空燃比反馈区域是由设定下限转数NLOP、设定上限转数NHOP、空转区域的上限转数NTHO2L、设定下限节气门开度THO2L以及设定上限节气门开度THO2H所限定的区域。空转区域的上限转数NTHO2L被表示成位于发动机的转数NE的增大侧的值用实线表示，而位于发动机的转数NE的减小侧的值用虚线表示。此外，设定下限节气门开度THO2L和设定上限节气门开度THO2H被表示成使位于节气门开度TH的增大侧的值用实线表示，而使位于节气门开度TH的减小侧的值用虚线表示，并且均被设定为具有滞后。

图5是图3中限定的区域和图4中限定的区域叠加的视图。在该图中，基于发动机的转数NE和节气门开度TH设定包括多个空燃比反馈区域的多个负载区域。在该实施方式中，用编号“1”至“6”表示六个空燃比反馈区域，空燃比反馈区域之外的区域用编号“0”和编号“7”至“11”表示。

图5中所示的多个负载区域之间的边界被设定为具有滞后。用“1”至“6”表示的空燃比反馈区域被设定为节气门开度TH越小，空燃比反馈区域越窄。当发动机的运行状态处于空燃比反馈时，检测相应的空燃比反馈区域“1”至“6”中的任一区域，选择与相应的空燃比反馈区域“1”至“6”分别对应的KBU1至KBU6，并且在发动机中除了空燃比反馈区域之外的负载区域“0”和“7”至“11”中，通过使用与负载区域相邻的空燃比反馈区域的KBU1至KBU6来控制燃料喷射量。

基本喷射量计算装置34基于基本喷射量映射33计算基本燃料喷射量T0。在修正装置36中，以(TO×KT)求出修正燃料喷射量T1。最终燃料喷射时间计算装置37求出与修正燃料喷射量T1对应的燃料喷射时间。控制单元C控制来自燃料喷射阀22的燃料喷射量，该燃料喷射阀22已经进行了学习控制，以使基于氧传感器32的检测值的空燃比接近目标空燃比。

现在，当在KO2的值为恒定的状态下经过预定时间时，对于KBU，从图5所示的映射选择KBU1至KBU6，并且用所选择的KBUx乘以此时KO2的值得出新的KBUx′(KBUx′＝KO2×KBUx)。当KBUx更新至KBUx′时，KO2的值返回至基准点(1.0)。即，在KO2的值恒定的状态下每当经过预定时间时，KBUx就更新至KBUx′、KBUx″(KBUx″＝KO2×KBUx′)......。当KBUx′、KBUx″......为与相应更新时的综合修正系数KT相等的值时，如上所述KT＝KO2×KBU，使得KT的值根据KO2的改变而改变，直到KBU再次更新。

参照图12中所示的曲线图，具体地说明了上述KO2与KBU之间的关系。在根据该实施方式的空燃比反馈控制中，如果用于获得理论空燃比的修正量增大，则KO2相应地变为较大值，但是考虑计算过程应将其设定为接近1.0的值。因此，在该实现方式中，如果在KO2的值恒定的情况下经过预定的时间，则适于使KBU的值更新，以使KO2的值返回至1.0。

在图12所示的实施例中，在对应于氧传感器输出下降的时刻t1处，KO2从1.0开始增大。接着，在对应于接近空燃比变为理论状态时的V1的时刻t2处，KO2的增大止于1.2。然后，在对应于KO2恒定的状态持续预定时间Ta的时刻t3处，KBUx更新至KBUx′(1.2＝1.2×1.0)，从而KO2减小至1.0。

另外，在图12所示的实施例中，在对应于氧传感器输出下降的时刻t4处，KO2从1.0再次开始增大。接着，在对应于空燃比收敛至理论状态的时刻t5处，KO2的增大止于1.2。然后，在对应于持续预定时间Tb的时刻t6处，KBUx′更新至KBUx″(1.44＝1.2×1.2)，因此KO2再次减小至1.0。KBUx保持更新值，由此其被作为与经时变化对应的修正系数，其中KO2的值落入适当的范围内。而且，预定时间Ta、Tb可以被任意地设定。

控制单元C基于节气门开度和发动机转数来设定基本燃料喷射量以使空燃比变为目标空燃比，并且通过用反馈修正系数KO2和修正系数KBU乘以基本燃料喷射量T0而不基于进气压力和大气压力来控制燃料喷射量，其中反馈修正系数KO2根据氧传感器32的检测值来设定，修正系数KBU与经时变化相对应，针对每一发动机负载设定，同时进行学习从而根据内燃机E的经时变化而改变。

因此，在燃料喷射控制系统中不必使用进气压力传感器和大气压力传感器，这可以使系统的成本下降并且使部件的数量减少。具体地说，在低节气门开度的区域中，可以考虑到内燃机E的摩擦力变化以及发动机劣化来进行空燃比控制，所述发动机劣化例如因煤烟附着至节气门21而引起进气量变化。而且，节气门传感器26的输出偏差特性表明对节气门开度的高依赖倾向，并且即使在高节气门开度的区域中输出偏差增大，也可以设定合适的空燃比。

在空燃比反馈区域中，控制单元C利用空燃比反馈修正系数KO2和对应于经时变化的修正系数KBU进行燃料喷射控制。而且，空燃比反馈区域被设定成节气门开度越小，空燃比反馈区域越窄，从而在容易受到旁通阀劣化等的影响的低节气门开度区域中，通过进行精细的学习控制能够进行更适当的空燃比控制。

此外，当应用空燃比反馈控制时，如果空燃比反馈修正系数KO2，即反馈修正量因任意原因而变得过大或过小时，则存在过度进行增浓或减稀的可能，因此为了防止这种情况，考虑设定空燃比反馈修正系数KO2的极限值。另一方面，省去了进气压力传感器和大气压力传感器，从而在通过空燃比反馈控制也适于补偿与进气压力和大气压力对应的燃料喷射量的修正量的燃料喷射控制系统中，为了例如即使在超过2000m的高地使用车辆时也能够进行适当的理论燃烧，有必要提高空燃比反馈修正量的极限。

而且，当修正量的极限被设定为考虑到由车辆的部件精度、安装时的变化等对空燃比施加的影响的值时，即使车辆处于各种状态，也可以通过应用与此对应的反馈修正量来进行适当的理论燃烧。

本发明的特征在于极限的设定被设计成使得同时满足两个优点，即设定空燃比反馈修正量的极限的优点和提高极限的优点。具体地，当内燃机(发动机)被初始起动时，空燃比反馈修正量的极限被宽泛地设定；在发动机初始起动之后，在学习此后估计的空燃比反馈修正系数KO2的变化区域时，该极限变窄。

图6是示出了为空燃比反馈修正系数KO2设定的极限的构成的概念图。左侧所示的图表表示第一极限范围L1，在车辆的发动机初始起动时应用该第一极限范围。另一方面，右侧所示的图表表示第二极限范围L2(常规极限范围)，当车辆的电源被初始接通于是发动机被起动之后在预定条件满足时应用该第二极限范围。

第一极限范围L1和第二极限范围L2是这样的范围，用于使发动机驱动时的空燃比接近理论空燃比的空燃比反馈修正系数KO2在发动机驱动期间被允许为该范围内的任意值；换言之，所述范围是允许用于计算修正喷射量的空燃比反馈修正系数KO2的上限值和下限值。由第二极限范围L2的上限值MAX2和下限值MIN2构成的上下宽度被设定为比由第一极限范围L1的上限值MAX1和下限值MIN1构成的上下宽度小。第一极限范围L1被设定为通过空燃比反馈修正系数KO2的应用范围不能预期发动机具有良好运行状态的极限，即，被设定为比上下绝对极限值MAXLIM、MINLIM小并且比第二极限范围L2大的极限。

而且，基于在控制单元C的非易失性存储器部分40中是否保留有起动历史记录，来判断发动机是否执行初始起动。该起动历史记录可以被设定为不记录例如工厂中成品车辆的测试等，在车辆由经销商接收之后当发动机被初始起动时进行记录。在该实施方式中，在车辆由经销商接收之后，向车辆连接电池，车辆的电源被初始接通，并且当发动机起动时，适于应用第一极限范围L1。一旦第一极限范围L1被切换到第二极限范围L2，之后第二极限范围L2被连续应用而不再应用第一极限范围L1。

第一极限范围L1具有以在理论的空燃比状态下检测的氧传感器32的输出值作为基准值B1的预定上下宽度，并且第一极限范围L1由第一数值S1、第二数值S2、第三数值S3、第四数值S4和第五数值S5相加而构成，在第一数值S1中，考虑由部件精度、组装变化等对空燃比施加的影响，在第二数值S2中，考虑室外气温对空燃比施加的影响，在第三数值S3中，考虑室外气压对空燃比施加的影响，在第四数值S4中，考虑车辆的使用高度对空燃比施加的影响，在第五数值S5中，考虑燃料中的酒精浓度对空燃比施加的影响。

另一方面，第二极限范围L2通过从第一极限范围减去第一数值S1并加上第六数值S6而构成，第六数值S6设定空燃比反馈修正系数KO2的更新条件。因此，可以对应于空燃比反馈修正系数的更新条件加宽极限的上下宽度。

在该实施方式中，在车辆的电源被接通并且发动机被起动之后，如果氧传感器32的输出值的变化率从正向负或者从负向正变化了预定次数(例如三次)，则第一极限范围L1被切换至第二极限范围L2。

图7是示出了氧传感器32的输出值与空燃比之间的关系的曲线图。另外，图8是示出了氧传感器32的输出值的一个实施例的曲线图。如图7所示，根据该实施方式的氧传感器32显示出以理论(理论)空燃比状态为边界的阶梯状输出。因此，氧传感器32在理论空燃比时输出预定电压Vs，在发动机起动之后，当燃烧状态接近理论空燃比λs时，氧传感器32的输出值趋于收敛至预定电压Vs，同时减小偏差宽度，如图8所示。此时，氧传感器32的输出值变化率从正向负或从负向正的变化被视为“输出值反向”，并且可以计数反向次数。在该实施方式中，在发动机起动之后在时刻ts处，判断氧传感器32的输出值反向进行了三次，从而可以将第一极限范围L1切换至第二极限范围L2。

图9是示出了为空燃比反馈修正系数KO2设定的极限的迁移的时序图。在时刻t1处，车辆的电源被接通以起动发动机，并且开始应用第一极限范围L1。从而，即使车辆使用地的高度、车辆的部件精度、安装时的改变等对空燃比具有相当大的影响，但是由于设定了比第二极限范围宽的第一极限范围，可以利用大的空燃比反馈修正系数KO2适当地运行内燃机。

接着，当发动机被起动并且在时刻t2处检测到氧传感器32的输出值三次反向时，开始应用第二极限范围L2，该第二极限范围由将基于此时的空燃比反馈修正系数KO2的值B2作为基准的上极限值MAX2和下极限值MIN2构成。之后，每当满足更新条件时，则更新在竖直方向上限定第二极限范围L2的所示位置的基准值。即，第二极限范围L2的上下宽度在基准值更新之后也保持不变，并且每当基准值更新时仅在所示的竖直方向上移动。

在切换至第二极限范围L2之后在表示空燃比反馈修正系数KO2的迁移的曲线(未示出)以超过预定比率(例如，超过6％)的偏差宽度连续反向预定次数(例如，三次)的情况下，进行基准值更新。第六数值S6被设定为基准值的更新条件的容许宽度。在该图中，在时刻t3处，进行基准值的第一次更新，基准值从B2变为B3。顺便提及，在该时序图中，为了说明而将基准值用虚线彼此连接，但是直到下一更新时刻基准值是不变的，并且例如，在时刻t3处的更新时刻之前不变地应用基准值B2。

在时刻t4处，满足更新条件，因此进行基准值的第二次更新。在该更新中，随着基准值从B3更新到B4，第二极限范围L2的上下限值也变为MAX4、MIN4。在该情况下，上限值MAX4超出上绝对极限MAXLIM。然而，即使计算出超出上绝对极限MAXLIM的空燃比反馈修正系数KO2，也不会利用该值计算修正喷射量T1。

在时刻t5处，满足更新条件，因此进行基准值的第三次更新。在该更新中，第二极限范围L2的上下限值随着基准值从B4更新为B5而变成MAX5、MIN5。之后，在时刻t6处，车辆的电源关闭。

然后，如果在时刻t7处车辆的电源再次接通，则从时刻t5开始存储在非易失性存储器部分40中的基准值B5被找回，并且基于基准值B5设定由上下限值MAX5、MIN5构成的第二极限范围L2。

图10是表示用于设定氧传感器32的故障检查时的极限的过程的曲线图。根据该实施方式的燃料喷射控制系统被构造成使得如果检测到氧传感器32的输出值不正常则切换到故障检查模式，并进行氧传感器32的故障检查。该实施方式被构造成使得当被切换至故障检查模式时，取代已被连续应用的第二极限范围L2，而应用第三极限范围L3(故障时的极限范围)，该第三极限范围L3的上下宽度比第二极限范围L2的小。

根据该实施方式的氧传感器32被构造成能够进行大致为0至3V的输出，在进行正常的反馈控制期间的正常操作时，该输出位于与理论空燃比对应的输出值(例如，1V)附近的小偏差范围(例如，0.6至1.5V)内。

该实施方式被构造成使得如果大致为3V的传感器输出持续了预定时间或者大致为0V的传感器输出持续了预定时间，则从正常模式切换到故障检查模式。在大致为3V的传感器输出持续了预定时间的情况下，切换到故障检查模式，并且判断氧传感器32此时发生故障。另一方面，在大致为0V的传感器输出持续了预定时间的情况下，在切换到故障检查模式之后使燃料喷射量增大预定量，并且通过检测与增量对应的输出值是否发生变化来进行故障检查。例如，当发动机处于高转速高负载状态并且输出大致为0V时，即使燃料喷射量增大，输出值也不变，在这种情况下则判断氧传感器32发生了故障。

曲线图(a)表示第二极限范围L2与第三极限范围L3的关系。从时刻t1开始被连续应用的第二极限范围L2在时刻t2处因进入故障检查模式而由第三极限范围L3替代。第三极限范围L3是这样的范围，在该第三极限范围中，第二极限范围L2的上限值MAXa和下限值MINa以预定比率降低，同时保持基准值Ba，从而形成上限值MAXb和下限值MINb。

曲线图(b)示出了空燃比反馈修正系数KO2与极限范围之间的关系。在该图的实施例中，由于在KO2的上升期间在时刻t2处进行向故障检查模式切换，从而KO2从时刻t2处开始保持在第三极限范围L3的上限值MAXb。从而，即使KO2的计算值因氧传感器32的故障而变为异常值，在进入故障检查模式期间用于计算修正喷射量T1的值也不超过上限值MAXb和下限值MINb。因此，在故障检查期间防止发生过度增浓或减稀。

在因故障检查模式中的故障检查过程而判断氧传感器32发生故障的情况下，将第三极限范围L3内的适当的空气燃料反馈系数KO2用作替代值，并且通过设置在车辆仪表装置等处的任意报警装置提供报警。另一方面，在判断氧传感器32正常的情况下，将故障检查模式切换到正常模式，并且第三极限范围L3被返回到第二极限范围L2。

现在参照图13的流程图，会清楚氧传感器故障检查过程的流程。在步骤S1中，检测氧传感器32的输出，在步骤S2中，判断大致为3V的输出或者大致为0V的输出是否持续超过预定时间。如果在步骤S2中做出肯定判断，则过程前进到步骤S3，在步骤S3中，进行从正常模式向故障检查模式的切换。另一方面，如果在步骤S2中做出否定判断，则过程返回至步骤S1。

在随后的步骤S4中，根据向故障检查模式的切换进行从第二极限范围(正常时的极限范围)L2向第三极限范围L3(故障时的极限范围)的切换。然后，在步骤S5中，由于输出大致为0V因此判断是否转向故障检查模式，并且如果做出肯定判断则增大燃料喷射量。在步骤S7中，判断氧传感器32的输出是否发生变化，如果做出否定判断则过程前进至步骤S8。而且，如果在步骤S5中做出否定判断，即，如果判断由于输出大致为3V因此转向故障检查模式，则过程跳过步骤S6、S7并前进至步骤S8。在步骤S8中，判断氧传感器32发生故障，则向KO2赋予替代值，从而完成一系列控制。所述替代值可以形成预定值，该预定值与第三极限范围内的适当值相对应或者与理论空燃比相对应。

而且，如果在步骤S7中做出肯定判断，即，如果氧传感器32的输出与喷射量的增加相关地变化，则过程前进至步骤S9，在步骤S9中，如果判断氧传感器正常，故障检查模式返回至正常模式，从而完成一系列控制。

图11是表示氧传感器32的输出值、空燃比反馈控制的控制增益和空燃比反馈修正系数之间的关系的时序图。在根据该实施方式的燃料喷射控制系统中，如果在空燃比控制期间空燃比反馈修正系数KO2的计算值超出预定值，则在正常时应用的大PID控制增益适于由小PID控制增益取代。

在该图的实施例中，氧传感器32的输出电压在时刻t1处超出Va，因此反馈修正系数KO2据此朝上增益切换阈值HI开始上升。然后，在时刻t2处，空燃比修正系数KO2到达上增益切换阈值HI，因此控制增益切换至较小值。

控制增益变小时，反馈修正系数KO2对氧传感器32的输出值进行响应的响应速度下降，因此例如即使氧传感器32发生故障并且输出异常输出值时，也可以减小对反馈修正系数KO2施加的影响。即，在正常控制时，应用大控制增益，因此可以形成高响应速度的反馈控制，如果空燃比反馈修正系数过大或过小，则使控制增益变小，以由此降低响应速度，从而防止在氧传感器发生故障时，低可靠性的空燃比反馈修正系数KO2对燃烧状态产生影响。

再者，在空燃比反馈修正系数KO2小于下增益切换阈值LO的情况下也进行控制增益的切换。上增益切换阈值HI和下增益切换阈值LO均被设定为与氧传感器32的功能极限对应的值。当氧传感器32的输出值满足进入故障检查模式的要求时，过程前进至故障检查模式。

而且，控制单元的构造、氧传感器的结构和形式、第一和第二极限范围的设定宽度等不限于上述实施方式，并且可以进行各种修改。尽管根据本发明的燃料喷射控制系统被应用于摩托车的情形，但不限于此，其能够被应用于诸如跨骑式三轮/四轮车辆的各种车辆和通用发动机等。

Claims (8)

1.一种燃料喷射控制系统，该燃料喷射控制系统包括： 

控制装置（C），该控制装置基于设置在用作车辆驱动源的内燃机（E）的排气装置（15）处的氧传感器（32）的输出，计算为了获得目标空燃比而用于反馈控制的空燃比反馈修正系数（KO2），并且通过使基本喷射量（T0）乘以所述空燃比反馈修正系数（KO2）来确定修正喷射量（T1）， 

其中，在所述车辆的电源接通之后，当所述氧传感器（32）的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化预定次数期间，所述控制单元（C）将具有预定上下宽度的上下限值设定为所述空燃比反馈修正系数（KO2）的第一极限范围（L1），所述预定上下宽度以在理论空燃比状态下检测出的所述氧传感器（32）的输出值作为基准值（B1），并且所述上下限值被允许用于计算所述修正喷射量（T1）；并且 

在所述氧传感器（32）的输出值的变化率从正到负或者从负到正变化了预定次数之后，将所述变化率变化了所述预定次数时计算出的空燃比反馈修正系数（KO2）视为基准值（B2）设定第二极限范围（L2），该第二极限范围具有基于该基准值（B2）的预定上下宽度并且比所述第一极限范围（L1）窄。 

2.根据权利要求1所述的燃料喷射控制系统， 

其中，仅在所述车辆的电源被初始接通时应用所述第一极限范围（L1）；并且 

在第二次及后继次接通电源之后，应用所述第二极限范围（L2），在该第二极限范围中以上次关闭电源时的空燃比反馈修正系数（KO2）作为基准值。 

3.根据权利要求2所述的燃料喷射控制系统， 

其中，所述控制装置（C）被构造成使得所述车辆的电源的接通被存储在非易失性存储器部分（40）中。 

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料喷射控制系统， 

其中，所述第一极限范围（L1）通过使第一数值（S1）、第二数值（S2）、第三数值（S3）、第四数值（S4）和第五数值（S5）相加而构成，所述第一数值考虑由部件精度、组装变化对空燃比施加的影响，所述第二数值考虑室外气温对空燃比施加的影响，所述第三数值考虑室外气压对空燃比施加的影响，所述第四数值考虑所述车辆的使用高度对空燃比施加的影响，所述第五数值考虑燃料中的酒精浓度对空燃比施加的影响；并且 

所述第二极限范围（L2）通过从所述第一极限范围（L1）去除所述第一数值（S1）并且加上第六数值（S6）而构成，所述第六数值用于设定空燃比反馈修正系数（KO2）的更新条件。 

5.根据权利要求1所述的燃料喷射控制系统，其中，所述基本喷射量（T0）从基本喷射量映射（33）导出，该基本喷射量映射限定了设置在所述内燃机（E）的进气装置（14）处的节气门（21）的节气门开度（TH）、所述内燃机（E）的转数（NE）以及所述基本喷射量（T0）之间的关系。 

6.根据权利要求1所述的燃料喷射控制系统，其中，一旦应用所述第二极限范围（L2），则即使之后对所述基准值（B2）进行更新，也会继续应用所述第二极限范围（L2）的预定上下宽度。 

7.根据权利要求6所述的燃料喷射控制系统，其中，在表示所述空燃比反馈修正系数（KO2）的迁移的曲线相对于所述第二极限范围（L2）以超过预定比率的偏差宽度连续地反向预定次数的情况下，进行所述基准值（B2）的更新。 

8.根据权利要求7所述的燃料喷射控制系统，其中，预先设定用于所述空燃比反馈修正系数（KO2）的上绝对极限（MAXLIM）和下绝对极限（MINLIM），并且即使根据所述基本值（B2）的更新，计算出所述空燃比反馈修正系数（KO2）超出所述上绝对极限（MAXLIM）或小于所述下绝对极限（MINLIM），也不使用所述值计算所述修正喷射量（T1）。