JP2006220085A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 エコラン車におけるエンジン再始動時に空燃比フィードバックをできるだけ早期にかつ正確に開始することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 エンジンECUは、エコランエンジン停止条件が成立するとエンジン停止制御を実行し、エコランエンジン再始動条件が成立するとエンジン始動制御を実行する時に、A/Fセンサからのリッチ信号出力を検知しないとA/Fリーン状態時間ΔTを検出して、A/Fリーン状態時間ΔTに対応させた遅延時間を算出し、DELAYタイマがタイムアップするまではA/Fフィードバック制御を禁止して、DELAYタイマがタイムアップすると、A/Fフィードバック制御を開始する。
【選択図】 図2
【解決手段】 エンジンECUは、エコランエンジン停止条件が成立するとエンジン停止制御を実行し、エコランエンジン再始動条件が成立するとエンジン始動制御を実行する時に、A/Fセンサからのリッチ信号出力を検知しないとA/Fリーン状態時間ΔTを検出して、A/Fリーン状態時間ΔTに対応させた遅延時間を算出し、DELAYタイマがタイムアップするまではA/Fフィードバック制御を禁止して、DELAYタイマがタイムアップすると、A/Fフィードバック制御を開始する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、内線機関の排気系に設けられた三元触媒コンバータを最適に機能させるように空燃比を制御する装置に関し、特に、アイドリング時において予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止する車両に搭載された内燃機関の空燃比を制御する装置に関する。
一般的に内燃機関の排気系には、排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバータとして、三元触媒コンバータが広く使用されており、これは排気ガス中の有害三成分である一酸化炭素(CO)および未燃焼の炭化水素(HC)を酸化するとともに酸化窒素(NOx)を還元して、無害な二酸化炭素(CO2)、水蒸気(H2O)、および窒素(N2)に変換させるものである。
この三元触媒コンバータによる浄化特性は、燃焼室内に形成される混合気の空燃比に依存し、それが理論空燃比近傍である時に三元触媒コンバータは最も有効に機能する。これは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の有害三成分を全て良好に浄化させることができないためである。したがって、三元触媒コンバータを有する内燃機関には、その排気通路に出力リニア型酸素センサが設けられ、それにより測定される酸素濃度を使用して燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比(ストイキオメトリック・エア・フューエル・レシオ:以下、ストイキと記載する場合がある)にするように、フィードバック制御されている。
また、地球温暖化の防止や省資源化の観点から、交差点等において赤信号で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると(たとえばアクセルペダルを踏んだり、あるいはブレーキペダルの踏み込みを止めたり、シフトレバーを前進走行ポジションに切り替えるなどの操作を行なうと)、エンジンが再始動するアイドリングストップシステム(エコノミーランニングシステム、エンジンオートマチックストップアンドスタートシステムとも呼ばれる。以下、エコランシステムと記載する場合もある。)が実用化されている。このシステムにおいては、エンジンの再始動時には、車両に搭載された二次電池の電力を用いてモータジェネレータやスタータモータなどの電動機によりクランクシャフトを回転させてエンジンを再始動させる。
このようなエコランシステムにおいては、種々のセンサ信号やスイッチ信号を検知して、予め定められたエコラン開始条件が満足されるとエンジンを停止して、再びエンジンを再始動するように制御する必要がある。このようなエンジンの停止と再始動とを繰り返すエコラン車に搭載されてるエンジンにおいても、燃焼室内の混合気を理論空燃比にフィードバック制御されている。
さらに、詳しくは、三元触媒コンバータの手前に設けられた酸素センサからの出力に基づいたフィードバック制御により混合気の空燃比がストイキ近傍に制御される。この酸素センサとして一般的なセンサ(たとえばジルコニア酸素センサ)は、一般に排気ガス中の酸素量が微小になると出力電圧値がステップ状に変化するものであり、酸素センサの出力電圧値は、ストイキ空燃比を境に、空燃比がストイキよりもリーン側では微小となり、空燃比がストイキよりもリッチ側では所定値以上に大きくなる。
そのために、空燃比のフィードバック制御では、酸素センサの出力電圧値が所定値以上になったら空燃比がストイキよりもリッチ側であるとして空燃比が増加するように目標空燃比を補正し、酸素センサの出力電圧値が所定値未満になったら空燃比がストイキよりもリーン側であるとして空燃比が減少するように目標空燃比を補正して、燃料噴射量等を制御する。
このように、空燃比のフィードバック制御においては、酸素センサによる検知が必須であり、酸素センサが活性状態にあって確実に反応しなくては正確なフィードバック制御を行なうことはできない。酸素センサが活性状態にあれば、空燃比がリッチになると反応する(出力電圧が発生する)ため、酸素センサが一定以上の反応を示せば、すなわち酸素センサの出力電圧が所定値以上になれば、酸素センサは活性状態にあると判定して、酸素センサが一定以上の反応を示さなければ、すなわち酸素センサの出力電圧が所定値未満ならば、酸素センサは不活性状態にあると判定することができる。
そこで、エンジンが始動(および再始動)したら、このような活性判定を行なって酸素センサが活性状態にある(すなわち、酸素センサの出力電圧が所定値以上になる)ことが確認されるまでは、フィードバック制御を禁止して、オープンループ制御で空燃比をストイキ近傍になるように制御される場合がある。
このように、オープンループ制御の場合、空燃比をストイキ近傍にしようと制御するものの、フィードバック制御のように実際の空燃比を検知して、それと目標空燃比との差分値に基づいて制御を行なうものではない。すなわち、オープンループ制御においては、フィードバック制御用の補正係数は補正がない状態に保持されるため、たとえばベース空燃比の実際値がリーン側にずれている場合、酸素センサの出力が0のままとなって酸素センサが不活性状態であると判定され続けることがある。この場合、フィードバック制御が禁止された状態が継続される。したがって、オープンループ制御を脱しても、なかなかフィードバック制御の禁止が解除されずに、ストイキよりもややリーンな運転状態(もちろん、リーンモードよりもストイキに近い運転状態)が続き、エミッションの悪化を招く。エンジンの停止と再始動とを繰り返すエコラン車においては、再始動時に毎回このようなエミッションの悪化を引き起こす可能性がある。
特開2002−70634号公報(特許文献1)は、このような問題点を解決するエンジンの制御装置を開示する。この制御装置は、排ガス成分を検知して燃焼混合気の空燃比を検知する空燃比センサを備え、空燃比を理論空燃比よりも希薄側に制御して燃焼を行なう希薄燃焼モードと、空燃比センサの検知結果に基づくフィードバック制御により空燃比を理論空燃比近傍に制御して燃焼を行なうフィードバックモードと、オープンループ制御により空燃比を理論空燃比近傍または理論空燃比よりも濃厚側に制御して燃焼を行なうオープンループモードとの、各燃焼モードを備える希薄燃焼エンジンの制御装置であって、空燃比センサが活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段と、エンジンの運転状態を検知する運転状態検知手段と、運転状態検知手段の検知結果から燃焼モードを設定し、エンジンが特定の運転状態にあるときには、活性状態判定手段の判定結果に応じて、空燃比センサの活性時にはフィードバックモードを選択し、空燃比センサの不活性時にはオープンループモードを選択し得る燃焼モード選択手段と、所定の条件下でエンジンを自動的に停止および再始動させる自動停止・再始動手段とを備え、活性状態判定手段は、常時は空燃比センサの出力に基づいて空燃比センサが活性状態にあるか否かを判定し、自動停止・再始動手段によりエンジンが自動的に再始動された直後には空燃比センサの出力に関らず空燃比センサが活性状態にあると擬似判定するとともに、燃焼モード選択手段は、エンジンが自動的に再始動された直後には活性状態判定手段による擬似判定の結果に基づいてエンジンが特定の運転状態になったらフィードバックモードを選択する。
この希薄燃焼エンジンの制御装置によると、常時は空燃比センサの出力に基づいて空燃比センサが活性状態にあるか否かを判定するが、自動停止・再始動手段によりエンジンが自動的に再始動された直後には空燃比センサの出力に関らず空燃比センサが活性状態にあると擬似判定し、このような判定結果(擬似判定も含む)に基づいて、エンジンが特定の運転状態にあるときには、空燃比センサが活性状態であればフィードバックモードを選択し、空燃比センサが不活性状態であればオープンループモードを選択する。したがって、エンジンの再始動の直後からフィードバックモードを選択できるようになり、エンジンの再始動の直後から、空燃比を理論空燃比の近傍にフィードバック制御しながら、エンジン出力と燃費とをバランスさせるとともに、排ガス浄化を促進することができるようになる。
特開2002−70634号公報
しかしながら、特許文献1に開示された制御装置によると、自動停止・再始動手段によりエンジンが自動的に再始動された直後には空燃比センサの出力に関らず空燃比センサが活性状態にあると擬似判定してフィードバック制御するため、以下のような問題点を生じる。すなわち、エコラン車においてエンジン停止時においては燃料噴射が停止された状態でエンジンが被駆動の状態になるので、燃焼室に吸入された空気がそのまま排気系に排出される。このため、排気系に設けられた酸素センサに、噴射された燃料が混合されていない空気が触れる(超リーン状態)。これにより酸素センサが不活性化して、その後のエンジン再始動時においても不活性状態である。このように実際には酸素センサが不活性状態であるにも関わらず擬似活性状態であると判定してフィードバック制御を実行したところで正確なフィードバック制御を実現することができない。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エコラン車などの、エンジンの一時停止後の再始動時に空燃比フィードバック制御を、できるだけ早期にかつ正確に開始することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る内燃機関の制御装置は、車両の状態が予め定められた条件を満足すると内燃機関を一時的に停止する車両に搭載された内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関の排気系に設けられ、排気の空燃比を検知するための検知手段と、検知された空燃比に基づいて、空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するための制御手段と、内燃機関の一時的な停止後であって、内燃機関の再始動時において、検知手段が正常でない状態である時間を計測するための計測手段と、計測された時間に基づいて、制御手段によるフィードバック制御の開始を許可するための許可手段とを含む。
第1の発明によると、エンジンを一時的に停止する時においては車両が停止する前に燃料噴射が停止されているので、吸気された空気がそのまま排気される状態になり、排気の空燃比が超リーンな状態になり、検知手段(たとえば空燃比センサ、酸素センサ)が不活性状態になる(たとえばリーンの上限値に張り付く等)。再始動時において、検知手段が不活性であるにも関わらず空燃比のフィードバック制御を実行すると制御が不安定になる。検知手段が完全に活性化してその検知した値に十分な信頼性が確認できるまでフィードバック制御の実行を遅らせると、それまではオープンループ制御になるので理論空燃比にならないでエミッションが悪化する。計測手段により検知手段が正常でない状態である時間を計測して、たとえばこの時間が長いほど検知手段が正常に戻るまでに時間がかかるとして、フィードバック制御の開始を許可するタイミングを遅らせる。このようにすると、検知手段がほぼ正常に動作するときからフィードバック制御を実行できるので、制御が不安定になったり、フィードバック制御の開始遅れを最小限にできる。その結果、エコラン車などの、エンジンの一時停止後の再始動時に空燃比フィードバック制御を、できるだけ早期にかつ正確に開始することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、許可手段は、正常でない状態である時間が長いほど、フィードバック制御の開始を遅らせて許可するための手段を含む。
第2の発明によると、検知手段が正常でない時間が長いほど検知手段が正常に戻るまでに時間がかかるとして、フィードバック制御の開始を許可するタイミングを遅らせる。このようにすると、検知手段がほぼ正常に動作するときからフィードバック制御を実行できる。
第3の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、許可手段は、検知手段が正常でない状態であること以外のフィードバック制御開始条件が成立してから、正常でない状態である時間に対応して予め定められた時間が経過するとフィードバック制御の開始を許可するための手段を含む。
第3の発明によると、検知手段が正常でない状態であること以外のフィードバック制御開始条件が成立しても、フィードバック制御を許可しないで、フィードバック制御の開始を許可するタイミングを遅らせる。このようにすると、検知手段がほぼ正常に動作するときからフィードバック制御を実行できる。
第4の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、許可手段は、検知手段が正常な状態になってから、正常でない状態である時間に対応して予め定められた時間が経過すると、フィードバック制御の開始を許可するための手段を含む。
第4の発明によると、検知手段が正常な状態になっても(たとえばリーンの上限値に張り付いた状態でなくなっても)、検知手段の信頼性が悪い場合もあるので、検知手段により検知される空燃比が張り付いた状態でなくなっても即時にフィードバック制御を許可しないで、フィードバック制御の開始を許可するタイミングを遅らせる。このようにすると、検知手段がほぼ正常に動作するときからフィードバック制御を実行できる。
第5の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第3または4の発明の構成に加えて、正常でない状態である時間が長いほど、予め定められた時間は長く設定される。
第5の発明によると、計測された時間が長いほど検知手段が正常に戻るまでに時間がかかるとして、フィードバック制御の開始を許可するタイミングをより遅くまで遅らせる。
第6の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、正常でない状態とは、検知手段が不活性な状態である。
第6の発明によると、検知手段である空燃比センサや酸素センサがリーン側の限界値に張り付いて活性化されていない状態(不活性状態)である場合に、空燃比のフィードバック制御の開始を遅らせて、不活性状態に起因するフィードバック制御が不安定になることを回避することができる。
第7の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、正常でない状態とは、検知手段が不活性状態であってリーン上限値を継続して検知している状態である。
第7の発明によると、検知手段である空燃比センサや酸素センサが、活性化しないでリーン側の限界値に張り付いて活性化されていない状態である場合に、空燃比のフィードバック制御の開始を遅らせて、不活性状態に起因するフィードバック制御が不安定になることを回避することができる。
第8の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、正常でない状態とは、検知手段がリーン上限値を継続して検知していないが、検知手段により検知された値の信頼性が低い状態である。
第8の発明によると、検知手段である空燃比センサや酸素センサが、一応リーン側の限界値に張り付いていないが、十分な信頼性がない場合に、空燃比のフィードバック制御の開始を遅らせて、検知手段が正常でないことに起因するフィードバック制御が不安定になることを回避することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の制御ブロックについて説明する。なお、以下の説明では、この制御装置は、エコランシステムが搭載される車両に適用されるとして説明するが、本発明が適用される車両は、ハイブリッド車等のように、エンジンの停止と再始動とを比較的頻繁に行なう車両であればよい。
このエコランシステムにおける制御対象であるハードウェア系として、エンジン100と、エンジン100を始動および再始動(イグニッションスイッチによるエンジン100の作動開始を始動、エコランによる一時停止後のエンジン100の作動開始を再始動という)するためにエンジン100をクランキングするスタータ200と、エンジン100のクランクシャフトプーリとベルトで接続されたオルタネータ300と、ライト、オーディオ、エアコンディショナのコンプレッサ等の補機負荷400と、スタータ200や補機負荷400に電力を供給するバッテリ(二次電池)500とを含む。なお、スタータ200ではなくモータジェネレータであってもよいし、バッテリはエンジン100停止時の電力供給のためのバッテリをさらに搭載していてもよい。
このようなハードウェア系を制御する制御系として、エコランシステムは、ABS(Antilock braking System)_ECU(Electronic Control Unit)1000と、エコランECU2000と、エンジンECU3000とを含む。
ABS_ECU1000には、Gセンサ1100からの信号(車両の傾きや加速度を表わす物理量の信号)、ブレーキマスタ圧センサ1200からの信号(車両の制動装置の効き具合を表わす物理量の信号)、車速センサ1300からの信号(車両の速度を表わす物理量の信号)がそれぞれ入力される。
エコランECU2000には、ブレーキランプ信号と連動したブレーキが作動状態であることを示すブレーキ信号、変速機のシフトポジションを示すシフト信号、バッテリ500の温度を示すバッテリ温度信号がそれぞれ入力される。
エンジンECU3000には、アクセルペダルが踏まれていることを検知するアクセルスイッチ3100からの信号、ステアリングが操作されていることを検知するEPS(Electric Power Steering)センサ3200からの信号、エンジン100の回転数(NE)を検知するNEセンサ3300からの信号、エンジン100を冷却する冷却水の水温を検知する冷却水センサ3400から信号、排気系の三元触媒コンバータの手前に設けられ、排気ガスの空燃比を検知するA/Fセンサ(空燃比センサ)3500からの空燃比信号がそれぞれ入力される。
排気系には、三元触媒コンバータが設けられ、その上流側にA/Fセンサ3500が設けられる。A/Fセンサ3500は、エキゾーストマニホールドから三元触媒コンバータに到達した(三元触媒コンバータに入る前の)排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検知する。酸素の濃度を検知することにより、排気ガス中に含まれる燃料と空気との比、いわゆる空燃比を検知することができる。
このようなA/Fセンサ3500は、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を発生させる。この電流は、たとえば電圧に変換されて空燃比信号としてエンジンECU3000に入力される。このようなA/Fセンサ3500は、空燃比がリーンのときには、たとえば0.1V程度の電圧を発生し、空燃比がリッチのときには0.9V程度の電圧を発生するものである。これらの値に基づいて空燃比に換算した値と、空燃比の目標値とを比較して、エンジンECU3000による空燃比のフィードバック制御が行なわれる。なお、エンジンECU3000においては、空燃比の上限を18程度に設定している。
また、ABS_ECU1000からエコランECU2000にセンサ信号が送信され、エコランECU2000からエンジンECU3000にエンジン100の再始動指令信号および停止指令信号が送信され、エンジンECU3000からエコランECU2000にセンサ信号が送信される。エンジンECU3000は、エコランECU2000から受信したエンジン100の再始動指令信号に基づいてスタータ200に再始動信号を送信して、スタータ200がエンジン100をクランキングしてエンジン100が再始動する。
このようなエコランシステムにおけるエンジン100の停止条件としては、たとえば、アクセル開度が0であること、シフト操作後1秒以上経過していること、車速が0km/hであること、エンジン回転数が1000rpmいかであること、登坂・傾斜判定が8゜以下であること、エンジン冷却水温が65℃〜105℃であること、バッテリ温度が0℃〜55℃であること、ブレーキマスタ圧が十分な制動力を確保できる以上あること、停止直前にステアリング操作していないこと等々の全ての条件を満足することである。なお、これらの条件の種類および条件における数値は一例である。
本実施の形態に係る制御装置であるエンジンECU3000においては、エンジンの一時停止後の再始動時に空燃比フィードバック制御を、できるだけ早期にかつ正確に開始することが特徴である。これは、エンジン100の停止時に、A/Fセンサ3500に、燃料成分を含まずかつ燃焼されていない空気(インテークマニホールドから吸気弁を介して燃焼室に吸入されて燃焼室で燃料が噴射されないで排気弁およびエキゾーストマニホールドを介してそのまま排出された空気)が触れる。このため、A/Fセンサ3500はリーンの上限値(たとえば18)を維持した状態になる(不活性状態)。この不活性状態がエンジン100の再始動直後も継続している。
このため、エンジン100の再始動直後から空燃比のフィードバック制御を実行すると、超リーンであるため、目標空燃比との偏差が大きく、フィードバック制御における操作量である燃料噴射量を大きく増大させてしまう。これにより、リッチな状態になり過ぎて大きなオーバシュートが発生して過リッチな状態になる。A/Fセンサ3500が活性化して、このような過リッチな状態を検知できれば目標空燃比との偏差が逆側に大きく、フィードバック制御における操作量である燃料噴射量を大きく減少させてしまう。これにより、再びリーンな状態になり過ぎて大きなアンダーシュートが発生して制御が不安定になる。一方、A/Fセンサ3500の不活性状態が継続していると、このような過リッチな状態を検知できないので、目標空燃比との偏差が大きいままであると判断して、フィードバック制御における操作量である燃料噴射量が大きい状態を維持する。これにより、過リッチの状態が継続する。いずれにしてもフィードバック制御が安定しない。
さらに、たとえば、エンジン100の再始動後にA/Fセンサ3500からの空燃比信号が18から14程度にまで下がり活性化した時点で、空燃比のフィードバック制御を実行することも考えられる。このようにすると、A/Fセンサ3500の信頼性(特に応答性)の観点から、A/Fセンサ3500により検知された空燃比信号が真の値からずれている場合もあり、空燃比のフィードバック制御が不安定になる可能性がある。
そこで、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンECU3000においては、エンジン100の再始動後であって、フィードバック制御開始の条件が成立しても、A/Fセンサ3500がA/F上限値である18に張り付いている時間を計測しておいて、その時間に応じて、フィードバック開始タイミングを遅延させる。以下、このような制御について詳しく説明する。
図2を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンECU3000により実行されるプログラム制御構造について説明する。ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、エンジンECU3000は、エコランエンジン停止条件が成立したか否かを判断する。この判断は、エコランECU2000からエンジンECU3000に入力されるエンジン100の停止指令信号に基づいて行なわれる。エコランエンジン停止条件が成立すると(S100にてYES)、処理はS110へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS100へ戻され、エコランエンジン停止条件が成立するまで待つ。
S110にて、エンジンECU3000は、エンジン停止制御を実行する。このとき、エンジンECU3000は、エンジン100の燃料噴射弁に対して燃料噴射の停止を指示する。その後、エンジン100の燃焼室内において燃料が噴射されない状態で車両が停止するまでは、エンジン100に吸気された空気が排気系に流れる。そのため、A/Fセンサ3500からの空燃比信号は、リーン上限値である(たとえば18)に張り付いた状態となる。
S120にて、エンジンECU3000は、エコランエンジン再始動条件が成立したか否かを判断する。この判断は、エコランECU2000からエンジンECU3000に入力されたエンジン100の再始動指令信号に基づいて行なわれる。エコランエンジン再始動条件が成立すると(S120にてYES)、処理はS130へ移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS120へ戻され、エコランエンジン再始動条件が成立するまで待つ。
S130にて、エンジンECU3000はエンジン100の始動制御を実行する。すなわち、エンジンECU3000は、スタータ200に対して始動指令信号を出力し、スタータ200によりエンジン100のクランクシャフトがクランキングされ、エンジン100が始動される。
S140にて、エンジンECU3000は、A/Fセンサ3500からのリッチ信号を検知したか否かを判断する。このとき、たとえば、A/Fセンサ3500から、エンジンECU3000に入力された空燃比信号がリーン上限値である18に張り付いた状態からストイキ近傍まで空燃比信号が低下するとリッチ信号を出力したと検知する。A/Fセンサ3500からのリッチ信号出力を検知すると(S140にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S140にてNO)、処理はS150へ移される。
S150にて、エンジンECU3000は、A/Fリーン状態時間ΔTを検知する。これは、エンジンECU3000がエコランECU2000からエンジン100の再始動指令信号を受信してから計測を開始し、A/Fセンサ3500からエンジンECU3000に入力される空燃比信号がリーン上限値に張り付いている時間を検知することになる。
S160にて、エンジンECU3000は、A/Fリーン状態時間ΔTに対応させた遅延時間T(DELAY)を算出する。S170にて、エンジンECU3000は、A/Fフィードバック開始条件が成立したか否かを判断する。A/Fフィードバック開始条件が成立すると(S170にてYES)、処理はS180へ移される。もしそうでないと(S170にてNO)、処理はS170へ戻され、A/Fフィードバック開始条件が成立するまで待つ。
S180にて、エンジンECU3000は、DELAYタイマをスタートさせる。なお、このタイマの設定値は遅延時間T(DELAY)である。
S190にて、エンジンECU3000は、遅延時間T(DELAY)が設定されたDELAYタイマがタイムアップしたか否かを判断する。タイムアップすると(S190にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S190にてNO)、処理はS190へ戻され、DELAYタイマがタイムアップするまで待つ。
S200にて、エンジンECU3000は、A/Fフィードバック制御を開始する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンECU3000を搭載した車両の動作について説明する。
車両が赤信号などで停車してエコランエンジン停止条件が成立すると(S100にてYES)、エンジン100を停止する制御が実行される(S110)。このとき、エンジン100における燃料噴射が停止してから車両が停止してエンジン100も停止する。
赤信号が青信号となり、たとえば運転者がブレーキペダルを放すと、エコランエンジン再始動条件が成立する(S120にてYES)。このときエンジン始動制御が実行される(S130)。A/Fセンサ3500からのリッチ信号出力が検知されないと(S140にてNO)、A/Fリーン状態時間ΔTが検知される(S150)。
このような状態を図3を用いて説明する。時刻T(0)において、エコランエンジン停止条件が成立し(S100にてYES)、燃料噴射指令がHi状態からLo状態になり燃料噴射が停止される。エンジン回転数NEがアイドル回転数近傍から次第に低下するとともに、A/Fセンサ3500の値がリーン上限値である18に張り付く。時刻T(1)においてエンジンが完全に停止する。この状態で車両もエンジン100も停止している。
時刻T(2)においてエコランエンジン再始動条件が成立し(S120にてYES)、燃料噴射指令がLo状態からHi状態になりエンジン100の燃料噴射弁により燃料が噴射されるとともに、スタータ200によりエンジン100のクランクシャフトがクランキングされ、エンジン100が始動しエンジン回転数NEが次第に上昇する。このとき、A/Fセンサ3500から入力される空燃比信号がリーン上限値である18に張り付いている時間が計測される(S150)。
これを図3のΔT(A)、ΔT(B)、ΔT(C)で示す。このようなΔT(A)、ΔT(B)、ΔT(C)に対応させた遅延時間T(DELAY)が算出される(S160)。このとき、A/Fリーン状態時間ΔTが大きければ大きいほど、遅延時間T(DELAY)が大きくなるように設定される。
A/Fフィードバック開始条件が成立すると(S170にてYES)、図3に示すFB(フィードバック)フラグが立上がる。このタイミングで、DELAYタイマがスタートされ(S180)、DELAYタイマの設定時間であるT(DELAY)だけ時間が経過すると、DELAYタイマがタイムアップして(S190にてYES)、A/Fフィードバック制御が開始される(S200)。
このとき、図3に示すように、遅延以外のFB開始条件が成立するとFBフラグが立ち上がり、この時間からA/Fリーン状態時間ΔT(A)〜ΔT(C)に対応させて算出された遅延時間であるT(DELAY)だけ経過した後、FBスタートフラグが立上がり、A/Fフィードバック制御が開始される。
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンECUにより制御されるエコラン車においては、エンジンの再始動時において、空燃比センサの不活性状態に応じてディレータイマを設けフィードバックを開始させるタイミングを遅延させている。そのため、空燃比センサが活性化し真の空燃比がECUに送信される状態になってからフィードバックが開始される。そのため、空燃比のフィードバック制御が不安定になることを早期に回避することができる。
なお、前述の実施の形態においては、A/Fリーン状態時間ΔTをリーン上限値(18)に張り付いている時間を計測するようにしたが、図3のA/Fリーン状態時間ΔT(D)、ΔT(E)、ΔT(F)のように、たとえばA/Fが14.5に低下するまでの時間を用いるようにしてもよい。このA/Fリーン状態時間ΔT(D)、ΔT(E)、ΔT(F)に対応させて遅延時間T(DELAY)が算出される点は前述の実施の形態と同じである。すなわち、A/Fリーン状態時間ΔT(D)、ΔT(E)、ΔT(F)が長いほど。遅延時間T(DELAY)が長くなるように設定される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 エンジン、200 スタータ、300 オルタネータ、400 補機負荷、500 バッテリ、1000 ABS_ECU、2000 エコランECU、3000 エンジンECU、3500 A/Fセンサ。
Claims (8)
- 車両の状態が予め定められた条件を満足すると内燃機関を一時的に停止する車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられ、排気の空燃比を検知するための検知手段と、
前記検知された空燃比に基づいて、空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するための制御手段と、
前記内燃機関の一時的な停止後であって、前記内燃機関の再始動時において、前記検知手段が正常でない状態である時間を計測するための計測手段と、
前記計測された時間に基づいて、前記制御手段によるフィードバック制御の開始を許可するための許可手段とを含む、内燃機関の制御装置。 - 前記許可手段は、前記正常でない状態である時間が長いほど、前記フィードバック制御の開始を遅らせて許可するための手段を含む、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記許可手段は、前記検知手段が正常でない状態であること以外のフィードバック制御開始条件が成立してから、前記正常でない状態である時間に対応して予め定められた時間が経過すると前記フィードバック制御の開始を許可するための手段を含む、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記許可手段は、前記検知手段が正常な状態になってから、前記正常でない状態である時間に対応して予め定められた時間が経過すると、前記フィードバック制御の開始を許可するための手段を含む、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記正常でない状態である時間が長いほど、前記予め定められた時間は長い、請求項3または4に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記正常でない状態とは、前記検知手段が不活性な状態である、請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 前記正常でない状態とは、前記検知手段が不活性状態であってリーン上限値を継続して検知している状態である、請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 前記正常でない状態とは、前記検知手段がリーン上限値を継続して検知していないが、前記検知手段により検知された値の信頼性が低い状態である、請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
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-
2005
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