JP2007224856A - エンジンの制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加速時等の所定の運転状態においても、補正量が急激に変化して燃料噴射量が不安定となるのを抑えられ、空燃比を安定化させる。
【解決手段】加速時等の所定の運転条件において、排気管７から排出される排気ガス中の酸素のフィードバック制御が停止しているときでも、加速する直前の補正量を補正量記憶部５０により保持し、この補正量に基づいて燃料噴射時間の補正を行なうようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンから排出された排気ガス中の酸素濃度の測定結果に基づいて、エンジンに供給される燃料に対する空気の含有比率（空燃比）を制御するためのエンジンの制御装置およびその制御方法に関する。

近年、エンジンにおいては、排気ガス中に含有される有害成分の低減等を図るため、最良の燃焼状態を得るべくエンジン内における燃料と空気（以下、吸入混合気という）との比率である空燃比を理論空燃比（ストイキ）に収束させるフィードバック制御方式のエンジンの制御装置が提案されている。このエンジンの制御装置は、排気系に設けた排気センサ、例えば酸素センサにより排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出信号に基づく補正量により供給燃料量や供給空気量を制御して吸入混合気の空燃比を適正な空燃比に調整するようにしている。

そして、従来、このようなフィードバック制御方式のエンジンの制御装置には、図５に示すような酸素フィードバック制御方法を用いたものが知られている。この酸素フィードバック制御は、図５中の範囲ａで明らかなように、排気ガス中における混合気の空燃比がリッチにシフトすると、空燃比を理論空燃比に近づけるよう、前記補正量を減少させると共に、図５中の範囲ｂで明らかなように、排気ガス中における混合気の空燃比がリーンにシフトすると、空燃比を理論空燃比に近づけるよう、補正量を増加させるように制御を行なっている。

ところで、前記従来技術によるエンジンの制御装置では、所定の運転状態、例えば加速時等において、前述したような酸素フィードバック制御を行なうと、エンジンの出力が低くなる傾向となる。このため、図５に示すように、加速時等には、補正量を零にして酸素フィードバック制御を一旦停止し、その他の制御、すなわちエンジンの制御装置のコントローラに予め記憶された制御マップを用いた通常の制御等だけを行うようにしている。しかしながら、このようにすると、加速時等においては、図５に示すように補正量が急激に変化し、燃料噴射量が不安定となり、吸入混合気を狙いの空燃比に近づけることが難しくなるという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、加速時等の所定の運転状態においても、補正量が急激に変化して燃料噴射量が不安定となるのを抑えられ、空燃比が安定化するように制御できるようにしたエンジンの制御装置およびその制御方法を提供することにある。

前記従来技術の問題点を解決するための本発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度に基づいて、前記エンジンの空燃比が所定値に近づくように前記エンジンへの燃料噴射時間を補正する補正量を順次決定すると共に、該補正量に基づいて前記エンジンへの燃料噴射時間を算出する燃料噴射時間算出手段と、前記燃料噴射時間算出手段により順次決定される補正量を記憶する補正量記憶手段とを備え、前記燃料噴射時間算出手段は、所定の運転状態となった場合に、順次決定され前記補正量記憶手段に既に記憶された前記補正量に基づいて前記燃料噴射時間を算出することを特徴としている。

また、本発明に係るエンジンの制御方法は、エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出するステップと、前記酸素濃度に基づいて、前記エンジンの空燃比が所定値に近づくよう前記エンジンへの燃料噴射時間を補正する補正量を順次決定すると共に、該補正量に基づいて前記エンジンへの燃料噴射時間を算出するステップと、順次決定される補正量を記憶手段に記憶するステップと、を備え、前記燃料噴射時間を算出するステップは、所定の運転状態となった場合に、順次決定され前記記憶手段に既に記憶された前記補正量に基づいて前記燃料噴射時間を算出することを特徴としている。

本発明によれば、加速時において、排気管から排出される排気ガス中の酸素のフィードバック制御が停止しているときでも、加速する直前の補正量を記憶手段により保持し、この補正量に基づいて一定時間燃料噴射時間の補正を行なうことができる。

また、本発明の一態様によれば、燃料噴射時間算出手段は、酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度に基づき、リッチまたはリーンのいずれかの状態で前記エンジンが運転されているかを順次判定するリッチ／リーン判定手段と、前記リッチ／リーン判定手段による判定結果に応じて、前記エンジンの空燃比が所定値に近づくように、補正量を順次決定する補正量決定手段と、を含む、ことができる。

また、本発明の一態様によればエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記エンジンの運転状態に基づいて前記エンジンへの燃料噴射時間の基礎値を算出する噴射時間基礎値算出手段と、をさらに備え、前記燃料噴射時間算出手段は、前記噴射時間基礎値算出手段により算出される前記基礎値と、前記補正量と、に基づいて、前記エンジンへの燃料噴射時間を算出する。

前記運転状態検出手段は、エンジンの回転速度を検出するクランク角センサと、前記エンジンによる混合気の吸気圧を検出する吸気圧センサと、を含むことができる。

本発明に係るエンジンの制御装置およびその制御方法によれば、加速時において、排気管から排出される排気ガス中の酸素のフィードバック制御が停止しているときでも、加速する直前の補正量を記憶手段により保持し、この補正量に基づいて一定時間燃料噴射時間の補正を行なうことができる。従って、補正量の急激な変化を抑え、空燃比を狙いの空燃比に近づけて安定させることができ、エンジンへ安定した燃料噴射を行なうことができる。

本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置を二輪自動車に適用した場合を例に挙げ、図１ないし図４を参照して説明する。

図１において、１は自動二輪車に搭載されるエンジンで、このエンジン１の吸気ポート（図示せず）に接続された吸気通路２には、燃料を前記吸気ポートに向けて噴射供給する燃料噴射弁３が接続されている。また、吸気通路２の上流端にはエアクリーナ４が接続されている。このエアクリーナ４はクリーナケース４Ａ内を、エレメント５によって空気吸込側Ａと空気吐出側Ｂとに画成している。

エンジン１の排気ポート（図示せず）には排気ガスを外部に排出する排気装置６が接続されている。この排気装置６は、前記排気ポートに接続された排気管７と、この排気管７の下流端部に接続された消音器８とを備えている。そして、排気装置６には排気ガス浄化装置が装着されている。この排気ガス浄化装置は、排気管７および消音器８の両方およびいずれか一方（本実施の形態では両方）に三元触媒１０Ａ，１０Ｂが配設され、この排気管７の三元触媒１０よりも上流側に二次空気導入口１１を有し、該導入口１１に二次空気導入系を接続した構成となっている。なお、二次空気導入系は、エアクリーナ４の空気吐出側Ｂと二次空気導入口１１とを二次空気導入管１２で連通接続し、該二次空気導入管１２の途中に逆止弁として機能するリードバルブ１３を介在させた構成となっている。

ここで、排気管７には三元触媒１０Ａよりも上流側に位置して酸素濃度検出手段である酸素センサ１４が装着され、この酸素センサ１４は後記するコントローラ１５に接続されている。そして、酸素センサ１４はエンジン１から排出される排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出するものである。

また、エンジン１には、エンジン１内でピストン（図示せず）を往復動させるためのクランク軸（図示せず）のクランク角およびエンジン回転速度を検出するクランク角センサ１６が装着されると共に、エンジン１への混合気の吸気圧を検出するための吸気圧センサ１７が装着されている。これらクランク角センサ１６および吸気圧センサ１７は、コントローラ１５に接続されている。さらに、自動二輪車のスロットル（図示せず）側にはスロットルの開度を検出するためのスロットルセンサ１８が装着されると共に、自動二輪車には車速センサ１９が装着されている。これらスロットルセンサ１８および車速センサ１９はコントローラ１５に接続されている。そして、これらクランク角センサ１６、吸気圧センサ１７、スロットルセンサ１８および車速センサ１９からなる各種センサ１６〜１９は、二輪自動車の運転状態情報を検出するための運転状態検出部９０（図２参照）を構成している。

次に、本実施の形態に係るエンジン１の制御装置について図２を参照して説明する。このエンジン１の制御装置のコントローラ１５は、マイコンおよび制御ソフトウエアによって構成されており、運転状態判定部２０、リッチ／リーン判定手段であるリッチ／リーン判定部３０、補正量決定手段である補正量決定部４０、補正量記憶部５０、噴射時間基礎値算出手段である噴射時間基礎値算出部７０、制御マップ記憶部８０および補正部１００を備えている。

運転状態判定部２０は、各種センサ１６〜１９からなる運転状態検出部９０で検出した運転状態情報に基づいて、二輪自動車が加速等の運転状態にあるか否かを判定し、判定信号を後述の補正量決定部４０に出力するものである。

リッチ／リーン判定部３０は、酸素センサ１４により検出される酸素濃度に基づき、排気ガスがリッチまたはリーンのいずれかの状態でエンジン１が運転されているかを順次判定するものである。即ち、リッチ／リーン判定部３０は、排気ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等（以下、有害成分という）が増加して酸素が不足（リッチ状態）しているか、有害成分が減少して酸素が過剰（リーン状態）にあるかを判定するものである。

補正量決定部４０は、通常運転状態（加速等の所定の運転状態以外の運転状態）において、リッチ／リーン判定部３０による判定結果に応じて、エンジン１の空燃比が所定値である理論空燃比（ストイキ）に近づくよう、補正量を順次決定して後段の補正部１００に出力するとともに、その値を補正量記憶部５０に記憶させる。こうして、通常運転状態において酸素フィードバック制御を行っている。具体的には、補正量決定部４０はリッチ／リーン判定部３０により現在の空燃比がリッチ状態であると判断されると、補正量記憶部５０に記憶されている補正量から所定値（例えば１）を減算し、その値を新たな補正量として補正部１００に出力する。そして、この値により補正量記憶部５０に記憶される補正量を更新する。また、リッチ／リーン判定部３０により空燃比がリーン状態であると判断されると、補正量記憶部５０に記憶されている補正量に所定値（例えば１）を加算し、その値を新たな補正量として補正部１００に出力する。そして、この値により補正量記憶部５０に記憶される補正量を更新する。補正量記憶部５０には、エンジン１の始動時において０が記憶される。また、加速等の所定の運転状態が所定時間（保持時間）継続すると、既に記憶されている補正値の値が０に更新される。

一方、補正量決定部４０は、加速等の所定の運転状態においては、上述の酸素フィードバック制御を停止して、補正量記憶部５０に記憶されている補正量をそのまま補正部１００に出力する。また、加速等の所定の運転状態が上記保持時間継続すると、補正量として０を補正量記憶部に記憶させるとともに、その値（０）を補正部１００に出力する。

そして、補正量決定部４０、リッチ／リーン判定部３０および後述の補正部１００は、酸素センサ１４により検出される酸素濃度に基づいて、エンジン１の空燃比が理論空燃比に近づくようエンジン１への燃料噴射時間を補正する補正量を順次決定すると共に、該補正量に基づいてエンジン１への燃料噴射時間を算出する燃料噴射時間算出部１１０を構成している。

補正量記憶部５０は、補正量決定部４０により算出された、エンジン１への燃料噴射時間を補正する補正量、即ち、補正量決定部４０により順次決定される補正量を記憶するものであり、その値は補正量決定部４０により適宜読み出され、また書き込まれる。

噴射時間基礎値算出部７０は、各種センサ１６〜１９で検出した運転状態情報と、制御マップ記憶部８０に記憶された制御マップに基づいてエンジン１への燃料噴射時間の基礎値を算出するものである。即ち、制御マップは、各種センサ１６〜１９で検出した運転状態情報と、エンジン１への燃料噴射時間の基礎値とを関連付けてなるものであり、噴射時間基礎値算出部７０は、運転状態情報を取得すると、この運転状態情報に関連付けて制御マップに記憶された基礎値を読み出し、該基礎値を補正部１００に供給する。

補正部１００は、噴射時間基礎値算出部７０により算出された前記基礎値と、補正量決定部４０から出力される補正量に基づいて、エンジン１への燃料噴射時間を算出し、燃料噴射弁３による燃料の噴射時間を制御するものである。即ち、補正部１００は、前記基礎値と前記補正量とを用いて、補正量が大きくなればなるほど燃料噴射時間が長くなるように、小さくなればなるほど燃料噴射時間が短くなるようにして、燃料噴射時間を計算（例えば乗算等）するものである。

次に、このように構成されるエンジン１の制御装置を構成する補正量決定部４０の動作について、図３を参照して説明する。同図に示す制御は、所定の制御サイクル毎に実行されるものである。

まず、ステップ１で運転状態判定部２０により二輪自動車の運転状態が加速等の所定状態にあるか否か（酸素フィードバックが成立中か否か）を判定し、所定状態にない場合（ＹＥＳ）はステップ２に、所定状態にある場合（ＮＯ）は、ステップ７に移る。

ステップ２ではステップ１で判定した酸素フィードバックが再開したか否か、即ち、運転状態判定部２０によりフィードバック制御の開始条件が再成立した場合（二輪自動車の運転状態が前回の制御サイクルにおいて通常状態であったものの、今回の制御サイクルにおいて再び所定状態となった場合）に該当するか否かを判定し、再開の場合（ＹＥＳ）はステップ３に移る。再開でない場合（ＮＯ）は後述のステップ４へ移る。

ステップ３では、補正量の初期値を設定し、次にステップ４に移る。ここで、補正量の初期値を始めて設定するとき（例えば始動時）は零を設定し、それ以外のときは後述のステップ５で補正量記憶部５０に記憶される補正量を補正係数の初期値として設定する。

ステップ４では、リッチ／リーン判定部３０から補正量決定部４０に入力される判定信号に従って、補正量を算出し、ステップ５に移る。そして、ステップ５において、算出した補正量を補正量記憶部５０に記憶させる。次に、ステップ６において記憶した補正量を補正量部１００に出力し、ステップ１以降の処理を繰り返す。

一方、ステップ７では、所定の運転状態が所定の保持時間だけ継続したか否かを判定する。保持時間が経過していない場合（ＹＥＳ）はステップ８へ移り、補正記憶部５０の記憶値を補正量として、それをステップ６において補正部１００に出力する。また、保持時間が経過した場合（ＮＯ）はステップ９へ移り、補正量を０に設定するとともに、その値をステップ５において補正記憶部５０に記憶させる。そして、記憶された補正量（０）を補正部１００に出力する。

このように構成されるエンジン１の制御装置によれば、図４に示すように、加速時において、排気管７から排出される排気ガス中の酸素のフィードバック制御が停止しているときでも、加速する直前の補正量を補正量記憶部５０により保持し、この補正量に基づいて一定時間燃料噴射時間の補正を行なうことができるため、従来技術で述べたエンジンの制御装置のように補正量が急激に変化するのを抑えられ、空燃比を狙いの空燃比に近づけて安定化させることができ、エンジン１への安定した燃料噴射を行なうことができる。

なお、本実施の形態では、所定の運転状態として加速時の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えばアイドリング時、変速時、高負荷運転時等の場合に適用してもよい。

本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置を構成する補正量決定部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置の酸素センサ出力、車速、補正量を示す特性線図である。 従来技術によるエンジンの制御装置の酸素センサ出力、車速、補正量を示す特性線図である。

符号の説明

１ エンジン、６ 排気装置、７ 排気管、１４ 酸素センサ、１５ コントローラ、２０ 運転状態判定部、３０ リッチ／リーン判定部（リッチ／リーン判定手段）、４０ 補正量決定部（補正量決定手段）、５０ 補正量記憶部、７０ 噴射時間基礎値算出部（噴射時間基礎値算出手段）、８０ 制御マップ記憶部 、１００ 補正部、１１０ 燃料噴射時間算出部（燃料噴射時間算出手段）。

Claims (5)

1. エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
   前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度に基づいて、前記エンジンの空燃比が所定値に近づくように前記エンジンへの燃料噴射時間を補正する補正量を順次決定すると共に、該補正量に基づいて前記エンジンへの燃料噴射時間を算出する燃料噴射時間算出手段と、
   前記燃料噴射時間算出手段により順次決定される補正量を記憶する補正量記憶手段と、
   を備え、
   前記燃料噴射時間算出手段は、所定の運転状態となった場合に、順次決定され前記補正量記憶手段に既に記憶された前記補正量に基づいて前記燃料噴射時間を算出することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記燃料噴射時間算出手段は、
   前記酸素濃度検出手段により検出される酸素濃度に基づき、リッチまたはリーンのいずれかの状態で前記エンジンが運転されているかを順次判定するリッチ／リーン判定手段と、
   前記リッチ／リーン判定手段による判定結果に応じて、前記エンジンの空燃比が前記所定値に近づくように、前記補正量を順次決定する補正量決定手段と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記エンジンの運転状態に基づいて前記エンジンへの燃料噴射時間の基礎値を算出する噴射時間基礎値算出手段と、
   をさらに備え、
   前記燃料噴射時間算出手段は、前記噴射時間基礎値算出手段により算出される前記基礎値と、前記補正量と、に基づいて、前記エンジンへの燃料噴射時間を算出する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記運転状態検出手段は、
   前記エンジンの回転速度を検出するクランク角センサと、
   前記エンジンによる混合気の吸気圧を検出する吸気圧センサと、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. エンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出するステップと、
   前記酸素濃度に基づいて、前記エンジンの空燃比が所定値に近づくよう前記エンジンへの燃料噴射時間を補正する補正量を順次決定すると共に、該補正量に基づいて前記エンジンへの燃料噴射時間を算出するステップと、
   順次決定される補正量を記憶手段に記憶するステップと、
   を備え、
   前記燃料噴射時間を算出するステップは、所定の運転状態となった場合に、順次決定され前記記憶手段に既に記憶された前記補正量に基づいて前記燃料噴射時間を算出することを特徴とするエンジンの制御方法。
   

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